PFE Mission Duale Sur Mars

REMERCIEMENTS

Nous tenons à remercier M. Richard HEIDMANN, M. Jérôme DANIEL et M. Yves MONIER, membres de l’association « Planète Mars », entité française de l’association « The Mars Society », pour nous avoir proposé ce sujet de projet de fin d’études et nous avoir accompagnés tout au long de sa réalisation.

Nous remercions aussi M. Daniel RICHARD, responsable IPSA des projets de fin d’études pour nous avoir permis de réaliser ce projet en étant en relation avec les entreprises et associations du milieu aéronautique. 

TABLE DES MATIÈRES

REMERCIEMENTS 3

TABLE DES MATIÈRES 4

FICHE DE SYNTHÈSE 5

INTRODUCTION 1

I. Recensement des solutions existantes 2

1) Inventaire des lanceurs opérationnels 2

1. La famille Angara 3

2. Ariane 5 ES ATV 5

3. Atlas V-400 6

4. Delta IV-Heavy 7

5. Falcon 9 8

6. H-IIA-204 10

7. Proton 12

8. Zenit 13

9. SLS (Space Launch System) 14

2) Inventaire des lanceurs retirés du service ou abandonnés 16

1. La famille Arès 16

2. Saturn V 18

3. Titan IV 18

3) Analyse des solutions Entry, Descent and Landing (EDL) existantes 19

1. Technologies de freinage 19

II. La mission duale et la récupération des échantillons 26

1) Lancement et préparation du transfert interplanétaire vers Mars 26

1. Prérequis nécessaires à l’étude du projet 26

2. Description du voyage interplanétaire et la trajectoire adoptée 29

2) Déroulement de la mission duale 35

1. Décollage de la Terre 36

2. Transfert interplanétaire vers Mars 37

3. Phase Entry, Descent and Landing (EDL) 42

4. L’utilisation des technologies de freinage 48

5. Le rover 50

6. La collecte des échantillons 51

7. Décollage depuis Mars 54

8. Le retour sur Terre 54

3) Analyse dimensionnelle de la structure 55

III. Objectifs de la mission MSR 57

CONCLUSION 58

TABLE DES ILLUSTRATIONS 59

ANNEXES 61

ANNEXE 1 : RÉGLEMENTATION ONU RELATIVE À L’EXPLORATION SPATIALE 61

ANNEXE 2 : DIMENSIONNEMENT 68

BIBLIOGRAPHIE 72

RESUME / ABSTRACT 73

FICHE DE SYNTHÈSE

Auteurs : NERE Guillaume, SIRIACO Régis et TABAKMAN Benjamin - Aéro 5 - CSS

Sujet de projet de fin d’études

Objectifs

Conception d’une mission martienne duale qualification EDL & retour d’échantillons.

Définir la conception de la mission au niveau de l’avant-projet

Client principal Outils utilisés

Association Planète Mars

Date de livraison du projet : 16 Février 2015

CATIA, EXCEL

Etudes réalisées

Etude de la faisabilité du projet en prenant en compte les technologies actuelles

Etat de l’art des lanceurs, des technologies de freinage et de prélèvements d’échantillons existantes

Résultats Explications des écarts possibles

Mise en place d’un fichier Excel pour dimensionner la structure du vaisseau et des différents équipements le composant

Conception 3D sous Catia des structures du vaisseau

Définition des caractéristiques du vaisseau pour le dimensionnement de la structure (vitesses, masses d’ergols, poussées à fournir)

Projet mission duale en phase d’avant-projet, donc nos calculs et nos réflexions reposent sur des hypothèses initiales :

La prise en compte des coefficients de sécurité n’est pas forcément exacte par rapport aux coefficients utilisés dans les différents projets spatiaux

Difficultés rencontrées Travaux à poursuivre

Projet de grande ampleur pour lequel les dimensions n’ont rien de commun

Difficultés pour définir les différents propulseurs nécessaires tout au long du voyage Approfondir les calculs de dimensionnements en prenant en compte les évolutions technologiques

INTRODUCTION

Durant notre cursus de formation à l’Institut Polytechnique des Sciences Avancées de Paris, nous devons réaliser en cinquième année un projet de fin d’étude portant sur un sujet concret proposé par des entreprises ou des associations du milieu aéronautique et spatial. Étant spécialisés en conception des systèmes spatiaux nous nous sommes orientés vers un sujet concernant le milieu spatial et plus précisément une mission de retour d’échantillon

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