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Structure CubeSat 1U imprimée en 3D – Étude théorique et validation d’intégration

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Structure CubeSat 1U imprimée en 3D – Étude théorique et validation d’intégration

Structure CubeSat 1U imprimée en 3D - Prototype théorique
Prototype structure CubeSat 1U – Impression 3D PLA – Étude de faisabilité
Aéronautique / Spatial • Étude conceptuelle

Projet académique visant à valider la faisabilité d’une mission CubeSat low-cost pour la détection de zones de déforestation (~1 km²), incluant conception mécanique, architecture embarquée et validation d’intégration.

Important : Ce projet est une étude théorique complète. La structure présentée est un prototype d’ingénierie réalisé en PLA dans un objectif de validation dimensionnelle, d’intégration et d’analyse des contraintes mécaniques. Il ne s’agit pas d’un modèle flight-ready.

🎯 Objectif du projet

L’objectif était de démontrer la cohérence d’un concept CubeSat 1U dédié à l’observation terrestre pour la détection de déforestation à grande échelle.

L’étude couvre :

  • Dimensionnement mécanique conforme au standard CubeSat 1U
  • Validation du volume interne disponible pour la mission
  • Architecture électronique embarquée
  • Chaîne d’acquisition et de transmission de données
  • Concept d’opérations (CONOPS)

🖨️ Prototype structure – Validation par impression 3D

Structure CubeSat 1U imprimée en 3D - Prototype théorique
Format : 1U (113.5 × 100 × 100 mm)
Masse : 115 g
Matériau : PLA (prototype)
Temps impression : 7h07
Tolérances cibles : ±0.1 mm

La structure a été réalisée en PLA uniquement dans un objectif de :

  • Validation dimensionnelle du standard CubeSat
  • Vérification de l’encombrement interne des composants
  • Étude de la distribution de masse
  • Analyse préliminaire des contraintes mécaniques
  • Itération rapide à faible coût

Ce prototype a permis de confirmer la capacité d’intégration complète des sous-systèmes dans le volume 1U tout en respectant les marges d’encombrement nécessaires.

Évolution envisagée : Dans une phase ultérieure, la structure pourrait être réalisée :
  • En aluminium via fabrication additive métal (SLM/DMLS)
  • En PEEK pour résistance thermique et radiation
Ces matériaux permettraient une conformité aux contraintes vibratoires, thermiques et radiatives d’une mission réelle.

⚙️ Architecture système validée

Sous-systèmes étudiés

  • OBC : ESP32 (gestion capture et transmission)
  • Charge utile : Caméra optique OV3660
  • COMMS : Modules radio pour validation downlink
  • EPS : Batterie Li-Po + régulation
  • Capteurs : IMU MPU6500

L’ensemble de l’architecture a permis de valider :

  • La cohérence des interfaces électriques
  • La compatibilité énergétique des sous-systèmes
  • La faisabilité d’une chaîne complète acquisition → stockage → transmission

📐 Validation principale obtenue

Le projet a permis de valider un point critique :

La mission envisagée est compatible avec le volume interne d’un CubeSat 1U, en respectant les contraintes d’intégration des sous-systèmes et les marges d’assemblage.

Cette validation de contenance constitue une étape fondamentale avant toute évolution vers un démonstrateur technique avancé.

🔄 Concept d’opérations (théorique)

  • Lancement en tant que charge secondaire
  • Déploiement depuis P-POD
  • Commissioning des sous-systèmes
  • Acquisition d’images en orbite héliosynchrone (~525 km)
  • Transmission des données vers station sol
  • Désorbitation naturelle < 5 ans

💼 Compétences démontrées

  • Conception mécanique sous contrainte volumique stricte
  • Intégration électromécanique complète
  • Prototypage rapide par fabrication additive
  • Approche système appliquée au domaine spatial
  • Vision évolutive vers matériaux haute performance (PEEK / métal)