De futurs ingénieurs de l’Université de Sherbrooke développeront et lanceront un nanosatellite dans l’espace

Les technologies spatiales frappent l'imaginaire et ouvrent la voie à de multiples possibilités d’exploration. Au cours des trois prochaines années, de futures et futurs ingénieurs sherbrookois concevront, fabriqueront, testeront et contrôleront un tout petit satellite destiné à faire un périple dans l’espace. Il sera placé sur une fusée, lancé de la Terre vers la Station spatiale internationale (SSI), déployé de la SSI dans l'espace, et il fera le tour du monde environ 15 fois par jour, pendant toute la durée de sa mission de quelques mois. Et ce nanosatellite ou CubeSat sera de la taille d'une pinte de lait.

QMSat, un projet financé par l’Agence spatiale canadienne

L’équipe QMSat, composée de futurs ingénieurs inscrits au baccalauréat en génie ainsi que d'étudiants d'autres facultés de l’Université de Sherbrooke a obtenu l’une des 15 subventions de plus de 200 000 dollars sur trois ans, accordées par l’Agence spatiale canadienne dans le cadre de l’Initiative canadienne CubeSats. Le projet QMSat vise à démontrer une nouvelle technologie de capteur permettant de mesurer des champs magnétiques dans l’espace pour améliorer la mesure de précision des tempêtes solaires sur les communications radio, les GPS et les réseaux électriques.

« Non seulement nos étudiants construiront un satellite, mais encore, ils le lanceront dans l’espace à la vitesse de 8 km par seconde, l'équivalent de la distance entre Montréal et Québec (235 km) en 30 secondes », explique le professeur David Rancourt du Département de génie mécanique qui supervisera l’une des équipes d’étudiants. Ils feront la conception mécanique de la forme externe du CubeSat de même que le bras déployable pour tenir le magnétomètre.

Une collaboration entre la Faculté de génie et l’Institut quantique

L’équipe QMSat produira le premier satellite de l'UdeS à atteindre l'espace. « Il représentera un des premiers transferts d'une technologie quantique d'avant-garde développée à l'Institut quantique de l’Université de Sherbrooke vers une application concrète, qui sera elle-même l’une des premières applications des technologies quantiques dans l'espace » explique avec enthousiasme le professeur Julien Sylvestre de la Faculté de génie, le coordonnateur du projet. Il ajoute d’emblée qu’une formation ciblée sera au cœur du projet. Plusieurs cohortes d’étudiants différentes, soit environ 125 étudiants, le réaliseront sur une période de trois ans dans le cadre des projets de conception majeurs de fin de baccalauréat, une spécificité des programmes en génie à Sherbrooke.

De nombreux défis techniques à relever

Après avoir réalisé les preuves de laboratoires initiales d’un magnétomètre quantique à base de diamant, lequel nécessitait une superficie de quelques mètres carrés et cent mille dollars d’équipements scientifiques, le postdoctorant en génie électrique de l’Institut quantique de l’UdeS, David Roy-Guay, a proposé à des étudiants en génie électrique et en génie informatique de miniaturiser ce senseur quantique pour qu’il puisse être intégré dans un CubeSat. « Ils devront réduire le prototype actuel qui est de la taille d’un ordinateur portable à un cube de 10 cm d’arête, un défi colossal, mais qu’ils peuvent réaliser. Ce CubeSat nous permettra d’être à l’avant-garde de la recherche et de l’éducation des sciences des matériaux, de l’informatique et de l’ingénierie quantique », fait valoir le docteur en physique quantique.

Cette première sous-équipe devra respecter plusieurs critères comme la consommation en énergie, qui doit être inférieure à 4 Watts, soit l’équivalent d’une lumière domestique DEL très efficace. Les pièces devront aussi être résistantes aux perturbations solaires et aux variations de température fréquentes se situant entre -70 °C et 70 °C, puisque les composantes électroniques sont sensibles à ces paramètres.

La deuxième sous-équipe d’étudiants en génie électrique et en génie informatique veillera au bon fonctionnement du satellite. L’alimentation au moyen de panneaux solaires fera partie des principaux défis à relever en termes de conception, en plus de l’ordinateur de bord qui gère tous les sous-systèmes et les communications, pour être en mesure de transmettre les données de mesures vers la Terre selon les échéances prévues. « En tant que première équipe d’étudiants à travailler sur le projet, nous devons porter une grande attention aux choix de conception que nous ferons puisqu’ils auront des impacts directs sur les prochaines équipes qui travailleront sur ce projet », estime Claude Samuel Chrétien, étudiant en génie électrique.

En plus de tous les défis techniques auxquels les équipes interdisciplinaires d’étudiants sherbrookois seront confrontées, ils développeront une station terrestre à la Faculté de génie de l’UdeS qui communiquera avec le satellite quatre fois par jour. « La majorité de ces contacts seront utilisés pour récupérer les mesures du senseur quantique, mais également pour permettre la transmission de commande vers le satellite, par exemple, une demande de redémarrage de l’ordinateur de bord en cas de panne », commente Chloé Mireault-Lecourt, étudiante en génie électrique.

Intéresser les plus jeunes aux sciences et technologies

Par ailleurs, dans le cadre du projet QMSat, l’équipe étudiante sensibilisera des élèves du secondaire et du collégial de l’Estrie en organisant des ateliers d’introduction à l’aérospatiale, dont l’un portera sur la fabrication d’antennes avec des rubans à mesurer. Les participants y exploreront les systèmes de communication sans fil. D'autres élèves de la région de Sherbrooke aideront à développer une application Web pour visualiser les valeurs du champ magnétique qui seront récupérées de la base de données, un projet bien concret arrimé avec le QMSat qui permettra aux jeunes du secondaire de vivre une expérience d'ingénierie significative.