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Perseus : des étudiants de l'Ipsa construisent des fusées

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Le Cnes a engagé un partenariat avec des écoles d'ingénieurs et des lycées techniques, baptisé Perseus, pour faire travailler des étudiants sur des projets réels de lanceurs. Du laboratoire aux essais en vol, ces jeunes participent activement à ces programmes astronautiques. L'un d'eux, Antoine Bianchi, met au point des matériaux composites pour le lanceur supersonique Sera.

Le lanceur Sera-1, successeur supersonique de la série Ares, est réalisé grâce au travail de plusieurs établissements (universités et écoles d'ingénieurs) réunis dans le programme Perseus. © Cnes

Faire travailler des étudiants sur les lanceurs de demain : c'est l'idée du Cnes (Centre national d'études spatiales) lancée en 2005 au salon aéronautique du Bourget. Elle est devenue Perseus, pour Projet étudiant de recherche spatiale européen universitaire et scientifique. Le premier objectif est pédagogique, pour susciter des carrières dans le domaine de l'espace chez les futurs ingénieurs. Mais il est aussi pratique, car il s'agit de plancher sur de véritables innovations et même de réaliser une série de démonstrateurs pour un futur système de lancement capable de mettre en orbite des nanosatellites (de dix kilogrammes au maximum).

Universités, écoles d'ingénieurs et lycées techniques ont joué le jeu, et voilà pourquoi Antoine Bianchi, élève en quatrième année à l'Ipsa (Institut polytechnique des sciences avancées), a intégré l'équipe du laboratoire de mécatronique de cette école, à Ivry-sur-Seine, près de Paris. Passionné d'aéronautique, il s'intéresse particulièrement aux modèles réduits, « de planeurs de voltige ». Un domaine déjà pointu où la précision de la réalisation est essentielle. « Mais d'abord, je suis passionné par la technique », ajoute-t-il.

Antoine Bianchi au travail sur un passe-câble en carbone au laboratoire de mécatronique, signal et systèmes de l'Ipsa. © Antoine Bianchi

Travaux pratiques : un lanceur supersonique

Il est ainsi devenu assistant, dans le cadre de son PIR (projet industriel de recherche), de Sylvain Pernon, responsable du laboratoire et du « macroprojet » Ares, qui consiste à réaliser une gamme de fusées modulaires aptes à servir de banc d'essai pour de multiples tests. Au sein de ce programme, les équipes travaillent aujourd'hui sur une version supersonique, Sera (Supersonic European Rocket Ares). Le démonstrateur Sera-1, monoétage, sera lancé sur la base d'Esrange (European Space Range) en Suède, au cours du mois de mai, et le prochain, Sera-2, aura deux étages.

Pour son PIR, Antoine Bianchi participe activement à plusieurs niveaux de ce programme. Au laboratoire, il travaille à la réalisation des différentes pièces en matériaux composites, à l'aide de résine époxy et de fibres de verre ou de carbone. Ces matériaux servent à confectionner les « tubes », c'est-à-dire le corps de la fusée, de section circulaire et d'un diamètre de 160 mm comme pour toutes les fusées du projet Ares, mais aussi les ailerons et la coiffe.

Le matériau doit être le plus léger possible, mais aussi le plus solide possible. « Nous arrivons à un kilogramme par mètre linéaire, rapporte Antoine Bianchi. C'est un matériau en sandwich avec deux surfaces de fibres de carbone entourant une mousse. » L'équipe parvient à une résistance de cinq tonnes en compression axiale. Car les contraintes lors du vol sont élevées, notamment à cause des vibrations, la Sera-1 devant atteindre une vitesse de Mach 1,3. Antoine Bianchi étudie l'utilisation d'un nouveau procédé, « une méthode par infusion sous vide, au lieu de l'actuelle technique classique du moulage ».

Des pièces de la fusée Sera réalisées au laboratoire de mécatronique de l'Ipsa, en matériau composite. De gauche à droite : la coiffe, le tube intermédiaire sur lequel ont été posés deux ailerons (correspondant à deux modèles différents) et le tube haut. Ces pièces devront supporter de sévères contraintes durant le vol. © Ipsa

Jusqu'aux essais en vol

Son travail ne s'arrête pas au laboratoire, puisqu'Antoine Bianchi participe également à l'intégration de ces sous-systèmes et aux phases de qualification du démonstrateur par le Cnes, sans oublier l'accueil régulier d'étudiants. « C'est passionnant de participer à un programme réel », confie Antoine Bianchi, qui attend la campagne de lancement de Sera-1, puis celle de la fusée biétage Sera-2. Pour elle se pose le délicat problème de la séparation qui devrait être validé au C'Space 2014, rendez-vous annuel des étudiants et des clubs qui se passionnent pour l'espace.

Parmi les autres macroprojets Perseus sur lesquels l'étudiant garde un œil figure Eole, collaboration entre le Cnes, l'Onera et l'entreprise Aviation Design. Sur ce démonstrateur de L3AR (lancement assisté par aéroporteur automatique réutilisable), le premier étage est en réalité un avion en modèle réduit. L'engin servira bientôt à tester le système de largage d'une fusée. « L'Ipsa est associé à la mise au point du système de largage. Un essai aura lieu cet été ! » Pour lui, qui reconnaît « rester tard le soir » et travailler souvent le weekend, ce travail est « passionnant » : un mot qui revient souvent dans son témoignage...

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