Thales Alenia Space, site de Cannes
Intégration de satellites

Présentation du site et de l'activité

Leader européen des systèmes satellitaires et acteur majeur dans le domaine de l'infrastructure orbitale, Thales Alenia Space est une co-entreprise de Thales (67 %) et de Finmeccanica (33 %). La société est une référence mondiale dans le domaine civil et militaire des télécoms, de l'observation de la terre radar et optique, de la navigation et des sciences.

Les activités réalisées sur le site de Cannes en “atelier” sont la fabrication et l'Assemblage, Intégration et Test (AIT) des satellites. Ces activités sont toutes effectuées en salles propres de classes ISO 8 à ISO 5. Le site dispose de plus de 10 000 m² de salles classées dont plus de 500 m² en ISO 5. Evidemment, avant de fabriquer le satellite il faut le concevoir. Cette conception est aussi une responsabilité du site cannois.

Mais, qu'est ce qu'un satellite ? C'est un ensemble ou système complexe de fonctions, ou sous-systèmes, composé de deux familles : la mission du satellite (communication, observation, scientifique....) et les servitudes du satellite (alimentation électrique, structure, régulation thermique, propulsion, logiciels....). Toutes ces fonctions nécessitent d'utiliser des éléments issus d'activités de nombreux industriels, il faut donc coordonner l'ensemble de ces activités, c'est une autre responsabilité de Cannes : la maîtrise d'œuvre du satellite.

Besoins et contraintes en matière d'ultra-propreté

Contraintes technologiques

Les risques et impacts de la contamination sont importants. Les interventions sur le matériel, une fois le satellite lancé, sont impossibles ce qui révèle l'importance donnée par Thales Alenia Space à la maîtrise de la contamination.

Les risques majeurs identifiés sont :

• le blocage des mécanismes dû à la présence de particules
• la dégradation des surfaces et performances thermo-optiques, et la corrosion des contacts électriques dues au dégazage des matériaux
• les imprécisions de positionnement du satellite dues à la présence de particules dans le champ des senseurs stellaires.

Autres contraintes spécifiques

L'activité en salle propre doit tenir compte de contraintes particulières liées à la taille et au poids du satellite :

• volume moyen de l'ordre de 10 m³
• poids de plusieurs tonnes.

Contexte réglementaire

Les normes sont principalement issues des agences spatiales : ESA, NASA, CNES... Elles sont fondées sur les retours d'expérience des activités spatiales, en vol ou au sol, enregistrés par les agences avec la participation des industriels coopérants. L'ISO 14644 est prise en compte agrémentée des spécificités du domaine spatial. Ces normes servent d'entrée au document du référentiel propreté Thales Alenia Space.

Procédé de fabrication et étapes critiques

Le satellite est un ensemble complexe de sous-systèmes de haute technologie. Ces sous-systèmes sont, soit réalisés sur le site cannois, soit issus d'autres sites Thales Alenia Space, ou fabriqués par d'autres industriels. Ces industriels peuvent être français, européens ou mondiaux.

Comme nous l'avons évoqué, un “Plan Propreté” existe au niveau système, propreté analysée par l'ingénierie propreté, qui établit ce “Plan” en fonction de la mission du satellite.

Schéma fonctionnel du Cleanliness Control PlanLes industriels en charge des sous-systèmes doivent répondre et assurer les exigences (allocations propreté) définies par le Plan Propreté par des plans propreté élémentaires. La difficulté est de rendre compréhensible, acceptable et maîtrisable de telles exigences par un industriel déjà soumis à ses propres exigences technologiques.

Enfin, il ne faut pas omettre une phase très importante qui consiste au lancement du satellite, lancement qui nécessite le transfert vers le pas de tir, l'intégration dans le lanceur, le lancement, la mise en orbite, la gestion bord... Chacun de ces points présente des risques qui vont être évalués en amont par un document complémentaire au Plan Propreté qui s'intitule l'Analyse Propreté.

Cette analyse comporte les points suivants :

L'analyse de l'impact de la contamination sur les performances du produit, par :

• le choix et la liste des matériaux en fonction de leurs caractéristiques, notamment les caractéristiques sous vide ou potentialité de dégazage du matériau
• l'identification des éléments sensibles et critiques
• la localisation des contaminants potentiels sur le spécimen
• la température des contaminants pendant la vie orbitale et la vie au sol
• la prévision des étuvages préalables (ou dégazage des matériaux en caisson)
• la pollution due au concept.

L'analyse de la vie orbitale du produit avec l'identification des sources de contamination :

• la contamination due à la vie orbitale
• la contamination due à l'environnement
• la contamination due aux dégazages des matériaux
• la contamination due aux émanations des tuyères.

L'analyse de la vie au sol du produit avec l'identification des sources de contamination et la mise en œuvre d'actions correctrices dans les phases de :

• réalisation / fabrication : contamination due aux procédés de fabrication
• AIT (Assemblage, Intégration et Test) : contamination due à l'environnement et aux différents moyens d'essais, contamination par les sous-systèmes et les équipements associés
• lancement : contamination due à l'environnement de la coiffe du lanceur, aux phénomènes de dépressurisation et aux moteurs d'apogée du lanceur.

Solutions adoptées en matière d'ultra-propreté

La gestion de la propreté lors de la réalisation d'un satellite suit la logique suivante : un plan propreté satellite ou un plan propreté système est élaboré pour définir, en fonction de la mission, les spécifications propreté. Ce plan est ensuite décliné en plans sous-systèmes définissant les allocations propreté pour chaque industriel.

A ces plans sont associés les différents procédés de décontamination, de contrôle, de conditionnement et de transport nécessaires pour obtenir ou conserver les spécifications imposées.

Par principe, il n'y a aucune rupture de la chaîne de propreté dès la réalisation des pièces simples jusqu'à la mise du satellite sous la coiffe du lanceur sur le pas de tir.

Les satellites de télécommunication sont réalisés en salle ISO 8. Les satellites scientifiques et/ou d'observation sont réalisés en salle ISO 5. Compte tenu des contraintes de dimensions des satellites, il est nécessaire d'utiliser des salles et des équipements en adéquation : hauteur des salles, ponts roulants...

Quant à la propreté, outre la contamination particulaire, la contamination chimique ou moléculaire est un élément essentiel de la maîtrise de la propreté des produits spatiaux.

Les salles propres sont donc filtrées, contrôlées et suivies en propreté particulaire et en propreté moléculaire. Insistons sur la particularité que ce sont les dépôts de ces contaminants qui ont un impact direct sur les produits ; outre le suivi volumique il y a donc un suivi sédimentaire des propretés particulaire et moléculaire.

Pour les programmes du type interplanétaire (sondes), il vient se greffer des contraintes liées à la contamination biologique.

Considérons enfin le satellite à poste dans l'espace où le vide est un facteur de dégazage, donc de génération de polluants chimiques : pour limiter cette contamination les produits sont dégazés au sol à des pressions de 1.E-05 Torr et à des températures de l'ordre de 100 °C. Pour ce faire, des caissons à vide sont présents dans les salles, ces caissons de capacité de 1 à 500 m³ sont capables d'accepter les volumes et poids évoqués précédemment.

D'autres moyens lourds, permettant d'effectuer les essais de vibrations mécaniques, vibrations acoustiques, tests en chambre sourde, déploiement de générateurs solaires..., sont utilisés associés aux impératifs de propreté.

Les études et évaluations actuelles ont pour objectif d'avoir des procédés fiables, industriels et récurrents de la maîtrise de la contamination.

Par exemple, le site de Cannes est aujourd'hui équipé d'un contrôle continu par suivi particulaire des salles propres en temps réel réalisé par des capteurs reliés à une Gestion Technique Centralisée (GTC), des travaux portent dès lors sur un suivi moléculaire du même type.

Défis à court et moyen termes - Conclusion

L'évolution continue des missions, des spécifications des satellites et des techniques spatiales d'une part, et la diminution des coûts et délais de réalisation d'autre part, expliquent l'investissement permanent de Thales Alenia Space dans l'évolution des technologies où la propreté tient une part vitale. La maîtrise de la biocontamination sera à l'avenir une composante de plus en plus importante, notamment pour les missions habitées, d'exploration (ExoMars...)...

Enfin, à titre d'information, citons quelques exemples de projets en cours ou à venir :

• GMES (Global Monitoring for Environment and Security), une initiative clé de la Commission Européenne et de l'ESA (agence spatiale européenne) dont le but est de fournir dès 2008 des informations fiables dans le domaine de la gestion de l'environnement et de la sécurité (détection d'incendies de forêts, de pollutions des mers, terre et air…)
• ISS (station spatiale internationale) dont Thales Alenia Space a conçu et construit 50 % du volume pressurisé
• programme Aurora de l'ESA pour l'exploration humaine du système solaire : conception de sondes spatiales, mais aussi d'atterrisseurs capables d'opérer dans la plupart des environnements planétaires (mission spatiale ExoMars ayant pour objectif de lancer un atterrisseur vers Mars)
• programme Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA

en accord avec les standards internationaux de “Planetary Protection Requirements”.