Projet 2024-2025 : Space Horizon E.T.
Space Horizon E.T. s'est envolé le 15 mai 2025 à environ 11h45 de la cour de la cité scolaire Triboulet à Romans-sur-Isère.
Il a atterri environ 3h plus tard à Saint Martin en Chalencon, après avoir flotté dans la stratosphère et éclaté aux alentours de 34000m.
Ce projet a été mené en collaboration avec :
- le Centre Spatial Universitaire de Grenoble (CSUG)
- le Laboratoire LCIS de Valence
- le Le CEA-Leti
- le ANS Innovation
Sans Planète-Sciences et le CNES, ce projet n'aurait pas pu voir le jour.
Sommaire
- Participants et expérimentations
- Eléments techniques
- Partie mécanique
- Capteurs
- Partie embarquée
- Réception sol
- Intégration des éléments dans la nacelle/li>
- Vol de Space Horizon E.T.
- Résumé du vol
- Préparatifs
- Envol
- Suivi
- Télémesures
- Extraits des vidéos embarquées (décollage, flottement, éclatement, atterrissage)
- Article de presse, podcast
Le projet a été mené par :
- Le Lycée Triboulet de Romans-sur Isère
-
Un groupe d'élèves de
- Le Collège de l'Europe de Bourg-de-Péage
- deux groupes d'élèves de quatrième et troisième, dans le cadre de leur enseignement en technologie et/ou de la préparation au BIA, ont étudié les aspects mécaniques du cahier des charges UBPE et ont conçu une nacelle (la boite embarquant les expériences).
- Le Département Informatique de l'IUT de Valence
- 3 étudiants de 1ère et 2ème année de BUT Informatique, ont participé à l'intégration et aux tests, ont développé un système de largage, conçu des batteries et mis en place une transmission vidéo embarquée longue portée.
- Le L0AD (Laboratoire Ouvert Ardèche-Drôme)
- Quelques membres de ce hackerspace associatif ont intégré le système principal dans la nacelle, réalisé un système secondaire, réalisé une expérience tierce assuré l'intégration des équipements de prise de vue, mis en place l'infrastructure de suivi, procédé aux tests de l'ensemble et participé à la récupération de la nacelle.
Ont également collaboré au projet :
- Le CSUG (Centre Spatial Universitaire de Grenoble)
- A travers une collaboration avec ANS Innovation, intégration d'une expérimentation LoRa/LoRaWan
- Le CEA-Leti de Grenoble
- Intégration d'une expérimentation de tenue de composants aux radiations
Ce projet, sur lequel tous les élèves et étudiants ont travaillé tout au long de l'année, a été ponctué d'évènements :
- 5 septembre 2024 : Présentation générale du projet aux élèves de 2de SL. Voir le diaporama ici
- 19 décembre 2024 : Première visite du suiveur de Planète-Sciences Auvergne-Rhône-Alpes, Vincent Lenoir, en présence des lycéens et collégiens. Premières réflexions avec les élèves autour des expériences.
- 3 avril 2025 : Seconde visite du suiveur de Planète-Sciences Auvergne-Rhône-Alpes. Présentation des prototypes de nacelles, par les collégiens. Présentation de l’étalonnage des capteurs, par les lycéens.
- 17 avril 2025 : Sortie des lycéens/collégiens Crest et Montélimar, atelier fabrication numérique au 8 Fablab, visite du musée de l’Aviation dans le cadre de la préparation au BIA.
- 15 mai 2025 : Lâcher du ballon stratosphérique depuis le Lycée, en présence de tous les participants. Suivi de la télémesure avec l'aérotechnicien de Planète-Sciences Auvergne-Rhône-Alpes, Nicolas Janin. Récupération de la nacelle par des membres du L0AD aidés à distance par les Radio-Amateurs Lyonnais Bruno Gaudin (F1IMO) et Jean-Pierre Munger (F6BNV) et en local par un radio-amateur Drômois Frédéric Payan (F4BHY).
- Température intérieure / extérieure
- Pression
- Hygrométrie
- Radiation
- Température : capteur LM135 (données techniques).
- Pression : capteur MPX5100DP (données techniques).
- Hygrométrie : capteur HiH50xx (données techniques).
- Radiation : module RadiationD (CAJOE) (article de présentation).
- Mesure detemps de vol ultrason : capteur HC-SR04 (données techniques).
- de prendre des mesures analogiques sur 8 voies (capteurs alimentés en 3.3V)
- de transmettre (toutes les 2s) les mesures et la position (AFSK 1200 bits/s, sur 869.525 MHz, portée à plusieurs centaines de km)
- de stocker les mesures et la position sur une carte micro-SD
- Température intérieure / extérieure
- Pression
- Hygrométrie
- de prendre des mesures numériques (modules capteurs alimentés en 3.3V), toutes les 10 secondes
- de stocker les mesures, la position GPS et d'autres informations utiles sur une carte micro-SD
- de transmettre (toutes les 90 secondes) les mesures et la position (LoRaWan, SF9/868MHz)
- Température intérieure / extérieure (capteurs redondants différents)
- Pression
- Hygrométrie (capteurs redondants différents)
- Taux de CO2
- Le sol en plongée à 45°, en 2.7k à 60 images/s (RunCam Thmub Pro).
- Le sol, l'horizon et le ballon (notamment son augmentation de volume et son éclatement), en 2.7k à 60 images/s (RunCam Split-HD), via un servo-moteur commandé par le système secondaire en fonction de l'altitude.
- Le sol, via une caméra analogique de drone, les images étant transmises via un liaison 5.8 GHz longue portée).
- L'émetteur Kikiwi du système principal, prété par Planète-Sciences et le CNES, éméttant en modulation AFSK (1200-2200 Hz) sur 868 MHz.
- L'émetteur LoRaWan du système secondaire (L0adra-Tracker), émettant en modulation SF9/125kHz sur 868 MHz.
- Une radio-sonde type M10, prétée par les radios-amateurs Rhônalpins assurant la récupération, émettant sur 435 MHz.
- Les trames émises par le système principal ont pu être reçues localement sur le site de lacher, à l'aide de la baie de réception UHF Planète-Sciences. Le logiciel associé, KikiwiSoft, a permis de décoder les trames pour extraire les données brutes, tracer les courbes de mesure et visualiser la trajectoire du ballon.
- Les trames émises par le système secondaire ont été diffusées sur le réseau communautaireThe Things Network et le réseau universitaire CampusIoT. Elles ont alors être observées directement via les interfaces web clientes de l'infrastructure TTN, être récupérées via MQTT pour être visualisées a postériori. Un tableau de bord avait également été réalisé sur TagoIo afin de pouvoir visualiser les mesures instantanées, les courbes et la trajectoire du ballon. Une voiture de poursuite était équipée d'une station de réception mobile LoRaWan pour participer au relai des données et assurer le relai de trames.
- Les trames émises par la radio-sonde ont été relayées par des stations radio-amateurs (fixes ou mobiles) vers un serveur web qui a permis d'observer à distance la trajectoire du ballon, ainsi que vers le site SondeHub.
Bientôt des photos ;-)
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Partie mécanique
La nacelle a été réalisée par les collégiens, après étude des matériaux, croquis, conception 3D et réalisation de différentes maquettes à échelle 1:2.
Outre le respect du cahier des charges UBPE, la contrainte a été de construire la nacelle autour d'un squelette carton/MDF founi par le L0AD (à l'échelle 1:2 pour les prototypes). L'idée était de permettre de faciliter la qualification en pouvant qualifer la nacelle sur le squellette uniquement pour pouvoir voir et accéder sans peine aux différents éléments, puis de construire la nacelle autour du squelette une fois la qualification terminée. La nacelle est donc réalisée sous forme de panneaux dont seulement 2 (formant un angle) sont collés. De plus, 2 des panneaux présentent des fenètres au centre dans lesquelles viennent s'emboiter des micro-panneaux fixés sur le squelette.
Bientôt des photos et les diaporamas ;-)
Capteurs
Les lycéens ont choisi les mesures à effectuer pendant le vol :
Les composants permettant de faire ces mesures ont été choisis par le L0AD, qui s'est appuyé sur les cartes électroniques (conçues lors des projets précédents) permettant le respect de la plage de valeurs mesurables et le branchement sur la carte kikiwi :
Une carte d'adaptation a également été réalisée afin que les lycéens puissent brancher sur des alimentations/multimètres les cartes capteurs destinées à être embarquées dans la nacelle, afin de les étalonner.
Les lycéens ont alors pu procéder à l'étalonnage et/ou la validation du fonctionnement des capteurs à l'aide d'appareils de référence.
Partie embarquée
Le système principal fourni par le CNES (émetteur Kikiwi), a permis :
Un schéma est présenté ci-dessus (cliquer pour voir l'image complète), avec les mesures embarquées :
L'ensemble était alimenté par 1 accu LiPo 7.4V 5000mAh, assurant une durée de fonctionnement théorique plus de 12h.
Le système secondaire réalisé initialement à l'IUT de Valence (étudiants, enseignants) et dont le développement a été poursuivi par les membres du L0AD, a permis :
Un schéma est présenté ci-dessus (cliquer pour voir l'image complète), avec les mesures embarquées :
L'ensemble était alimenté par un accumulateur LiPo 3.7V/2500mAh, assurant une durée de fonctionnement théorique de plus de 12h.
2 caméras autonomes (semblables à des GoPro) ont permis de filmer :
Le dispositif de transmission vidéo analogique était alimentée en externe par un accumulateur LiPo 7.4V/5000mAh, assurant une durée de fonctionnement théorique de plus de 10h.
Partie sol
La nacelle a pu communiquer avec le sol à l'aide de 3 dispositifs radio différents :
Un schéma est présenté ci-dessus (cliquer pour voir l'image complète), avec les différentes solutions de suivi :
Intégration des éléments dans la nacelle
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Bientôt un résumé ;-)
Articles de presse, podcast
Bientôt des articles ;-)