Capteurs qualifiés au niveau international : Depuis près de cinq décennies, TE fournit des capteurs de température à la NASA et à l'ESA, en respectant les normes strictes GSFC (Goddard Space Flight Center) S-311-P-18 exigées par la NASA ainsi que les exigences de l'ESA.

Des performances reconnues : Nos capteurs ont été inclus dans des missions spatiales historiques telles que la sonde Pioneer 10 lancée en 1972 et la mission Juno 2011 vers Jupiter, ainsi que dans de nombreuses autres missions d'exploration. Notre vaste expérience et notre engagement en faveur de l'innovation confirment que nos capteurs de température répondent aux exigences rigoureuses des missions spatiales, en offrant des performances fiables et en contribuant à la réussite de divers projets aérospatiaux.

Les capteurs de température sont des composants essentiels dans tous les types d'engins spatiaux. En surveillant les températures internes et externes, ils fournissent des données essentielles à la fiabilité, à la sécurité et à l'efficacité du vaisseau. Ces instruments jouent des rôles clés tels que :

La gestion des variations thermiques est à la fois une application critique pour les capteurs de température et un défi important pour la mise en œuvre. Les engins spatiaux subissent des variations de température extrêmes allant de -270 °C à +250 °C en fonction de l'orientation du soleil. Ces températures extrêmes peuvent affecter la fonctionnalité et les performances de nombreux composants du vaisseau. Il est donc important de mettre en place une gestion thermique afin de limiter l'exposition des capteurs à des cycles thermiques extrêmes. Les concepteurs doivent choisir des capteurs conçus pour résister aux plages de température prévues pour les capteurs, tout en tenant compte des défaillances de l'équipement susceptibles d'entraîner des écarts.

Des conditions thermiques uniques exigent une réflexion approfondie lors de l'utilisation de capteurs de température dans les engins spatiaux. Les modes de transmission par rayonnement et par conduction remplacent la convection comme principal mode de transfert de chaleur en raison de l'absence d'atmosphère. Cela peut conduire à des températures inégales qui ont un impact sur la précision du capteur. Les ingénieurs doivent donc placer les capteurs à des endroits stratégiques pour compenser et choisir les matériaux, le matériel et les méthodes de montage appropriés. L'utilisation d'un contrôle thermique actif, tel que des réchauffeurs et des refroidisseurs, contribuera à maintenir les meilleures conditions de fonctionnement.

La présence de rayons gamma, de protons et d'ions lourds peut entraîner la dégradation des matériaux utilisés dans les instruments et les capteurs, ce qui se traduit par des relevés inexacts. Ces erreurs peuvent compromettre le fonctionnement et la sécurité du satellite.

Pour relever ce défi, il convient de spécifier des capteurs de température résistants aux rayonnements et d'inclure des matériaux robustes dans la conception des capteurs. Utilisez des capteurs redondants ainsi qu'un autocalibrage périodique et envisagez des algorithmes pour compenser les erreurs induites par les radiations.

Les engins spatiaux subissent des vibrations et des chocs qui peuvent affecter les capteurs de température lors du lancement, des manœuvres orbitales et de la rentrée dans l'atmosphère. Les cycles thermiques peuvent également introduire des contraintes dans les capteurs. Ces contraintes peuvent entraîner une dérive de la précision des capteurs de température si les matériaux ne sont pas spécifiés. Dans la mesure du possible, il convient de monter les capteurs dans un boîtier robuste ou d'utiliser une sonde complète pour les protéger des chocs et des vibrations et/ou d'utiliser des techniques de montage flexibles. L'utilisation d'algorithmes d'étalonnage et de compensation peut également améliorer la précision. De plus, les capteurs redondants constituent une solution de secours pour signaler les problèmes de mesure.

Les conditions de vide et les températures élevées peuvent amener les matériaux à émettre des composés volatils qui recouvrent les surfaces. Avec le temps, ces revêtements peuvent affecter de manière significative le fonctionnement d'autres équipements embarqués. Pour éviter ce problème, des matériaux conçus pour minimiser le dégazage doivent être utilisés dans l'ensemble du vaisseau spatial. Lorsqu'il n'est pas possible de modifier les matériaux, il faut utiliser des revêtements destinés à l'espace pour éviter ce problème. L'étuvage sous vide thermique des composants et des matériaux avant leur installation permet également d'éviter ce problème.

Les engins spatiaux ont une puissance limitée en raison de la taille et de l'efficacité de leurs panneaux solaires et de la capacité de leurs systèmes de batteries. Les capteurs qui nécessitent une alimentation continue pour fonctionner peuvent réduire la puissance disponible pour d'autres systèmes. Pour réduire la demande d'énergie, il est préférable d'utiliser des capteurs à faible consommation tels que des thermistances ou des RTD lorsque cela est possible. Il faut également mettre en place une gestion intelligente de l'énergie afin d'établir des priorités dans l'allocation des ressources. Enfin, il est recommandé d'optimiser l'isolation afin de réduire les exigences en matière de gestion thermique active.

La sélection de capteurs de température pour les vols spatiaux nécessite de prendre en compte les environnements thermiques extrêmes auxquels sont confrontés les engins spatiaux. Lors du lancement, les températures varient entre -40 °C et +250 °C. En orbite terrestre basse (OTB), les températures peuvent varier entre -100 °C et +250 °C. Dans l'espace lointain, les températures peuvent descendre jusqu'au zéro absolu (-270 °C), tandis que la rentrée atmosphérique peut exposer les engins spatiaux à plus de 1650 °C. Cette section explore les critères de choix des thermistances CTN et des RTD en platine, avec des exemples d'applications. Les fabricants de capteurs possédant une grande expérience peuvent fournir des informations précieuses et donner accès à des capteurs qui ont été rigoureusement testés dans des conditions spécifiques. Les éléments suivants fournissent toutefois des informations générales sur les critères de sélection.

La sélection de capteurs de température pour les vols spatiaux nécessite de prendre en compte les environnements thermiques extrêmes auxquels sont confrontés les engins spatiaux. Lors du lancement, les températures varient entre -40 °C et +250 °C. En orbite terrestre basse (OTB), les températures peuvent varier entre -100 °C et +250 °C. Dans l'espace lointain, les températures peuvent descendre jusqu'au zéro absolu (-270 °C), tandis que la rentrée atmosphérique peut exposer les engins spatiaux à plus de 1650 °C.

Cette section explore les critères de choix des thermistances CTN et des RTD en platine, avec des exemples d'applications. Les fabricants de capteurs possédant une grande expérience peuvent fournir des informations précieuses et donner accès à des capteurs qui ont été rigoureusement testés dans des conditions spécifiques. Les éléments suivants fournissent toutefois des informations générales sur les critères de sélection.

Il convient de positionner les thermistances aussi près que possible des composants critiques à surveiller afin de confirmer la précision des relevés des panneaux solaires, des batteries, de l'électronique et des composants du système de propulsion. Il est recommandé d'utiliser des adhésifs ou des fixations mécaniques thermoconductrices (dégazage minimal) qui peuvent résister aux conditions prévues, y compris les chocs, les vibrations et les fluctuations de température. Il faut assurer un bon contact thermique entre la thermistance et la surface à mesurer. Dans la mesure du possible, utiliser une graisse thermique compatible avec l'environnement (dégagement gazeux minimal) pour améliorer le transfert de chaleur par conduction. Enfin, il est important de protéger les thermistances des rayonnements et des interférences électromagnétiques (EMI) à l'aide de matériaux de blindage ou en les plaçant dans un boîtier blindé.

Pour les environnements à haute température, il est recommandé d'utiliser des RTD spécialement conçus pour résister à des températures extrêmes. La mise en place de ponts thermiques ou d'une isolation permet de réduire l'exposition des RTD aux températures élevées tout en fournissant des mesures précises. Un étalonnage régulier est essentiel pour éviter la dérive du capteur. Des procédures d'étalonnage automatique devraient être envisagées pour les missions de longue durée via des logiciels. Enfin il est judicieux d'installer plusieurs RTD dans les zones critiques afin d'assurer la redondance des mesures.

Il est recommandé de choisir un fournisseur de capteurs qui a fait ses preuves dans le domaine des capteurs destinés à des missions spatiales. Des essais approfondis, notamment des essais de cycles thermiques, de chocs, de vibrations, de dégazage et d'exposition aux rayonnements, sont essentiels pour confirmer que les capteurs sont qualifiés pour l'espace avant leur intégration. Il convient d'intégrer les données des capteurs dans le système de gestion thermique de l'engin spatial afin d'assurer une surveillance et un contrôle en temps réel. Enfin, tachez de conserver une documentation détaillée sur l'emplacement des capteurs, les procédures d'étalonnage et les résultats des essais afin de faciliter le dépannage et de pouvoir vous y référer lors de missions ultérieures.

Objectif : Observation de la Terre à long terme pour surveiller l'utilisation des sols, la déforestation, l'urbanisation et les catastrophes naturelles. Gérée par la NASA et l'USGS, la série Landsat fournit des données en continu depuis 1972.

Utilisation des thermistances CNT dans les satellites Landsat 8 (2013) et 9 (2021) : Les thermistances CTN sont intégrées dans les systèmes de contrôle thermique pour surveiller et réguler la température du Operational Land Imager (OLI) et du Thermal Infrared Sensor (TIRS). Ces deux instruments nécessitent une gestion précise de la température pour collecter des données de haute qualité. Les ingénieurs ont conçu ces thermistances pour qu'elles fonctionnent de manière fiable dans des conditions spatiales difficiles, notamment l'exposition aux rayonnements, le vide et les fluctuations de température extrêmes.

Objectif: Fournir des services de navigation mondiale de haute précision. Exploité par l'ESA, Galileo offre des services de positionnement et de synchronisation précis à des fins civiles et commerciales. Les premiers satellites de cette mission ont été lancés en 2005 et la constellation actuelle en compte 30.

Les thermistances CTN sont intégrées dans les panneaux solaires de ces satellites, protégeant les cellules photovoltaïques de la surchauffe tout en fournissant un retour d'information pour l'optimisation des performances. Les thermistances en platine sont essentielles pour maintenir le contrôle précis de la température nécessaire au fonctionnement exact de l'horloge atomique. Ces horloges assurent un positionnement et un chronométrage extrêmement précis à l'échelle mondiale.

Objectif : Observer les phénomènes astronomiques et l'espace lointain. Mission conjointe de la NASA et de l'ESA, Hubble fournit des données révolutionnaires sur l'univers depuis 1990.

Une combinaison de thermistances CTN qualifiées par la NASA et de jauges de déformation surveille la santé structurelle du télescope spatial Hubble. Détectant les changements rapides de température ainsi que la déformation des matériaux, ces capteurs collaborent pour déclencher rapidement des mesures d'atténuation afin de confirmer l'intégrité structurelle du satellite. Au cours des trois décennies qui se sont écoulées entre cette mission et le télescope spatial James Webb, plus récent, les moniteurs de santé structurelle ont connu de nouveaux développements en matière de capteurs de température qui ont amélioré la sensibilité et la portée, ainsi que la durabilité et la fiabilité.