SmallSats : Technical developments to address contemporary goals in space science

Petits satellites : développements techniques pour répondre aux nouveaux enjeux en science spatiale

• Auteur / Autrice : Marco Agnan
• Direction : Mustapha Meftah
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 14/10/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Verstraete
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Barthelemy, Dimitri Galayko, Naomi Murdoch, Pierre Richard Dahoo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu Barthelemy, Dimitri Galayko

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astrophysique

Astéroïdes -- Exploration

Sciences spatiales

Mots clés libres

Petits satellites

Science spatiales

Astéroïdes

NewSpace

Small Satellites

Space Science

Asteroids

NewSpace

Résumé

Cette thèse réalisée en Validation des Acquis par l'Experience (VAE) explore comment les petits satellites (typiquement de CubeSat jusqu'à 500kg) permettent de nouvelles missions et découvertes en science spatiale. Les disciplines étudiées vont de l'observation de la Terre, la physique solaire à l'astrophysique à distance et in-situ.A l'ère du NewSpace, de nouveaux objectifs scientifiques sont maintenant accessibles grâce à ces petits satellites qui bénéficient des avancées technologiques récentes en termes de miniaturisation et de réduction des coûts d'accès à l'espace. Ces points les rendent particulièrement adaptés aux cas :- en constellation pour de la science multi-point (in-situ ou à distance)- en contexte à haut risque/ haut retour scientifique.Au travers d'une présentation détaillée des projets auquel l'auteur a participé durant sa carrière, cette thèse explore les domaines scientifique dans les différentes disciplines ou les petits satellites pourront avoir une utilisation innovante en mettant en avant les limitations et solutions technologiques associées à de telles plateformes.Le sujet de l'exploration d'asteroides via l'utilisation de petits satellites y est exploré plus en details, ou une quantification du retour scientifique des concepts y est proposé.

This thesis in Validation of Acquired Experience (VAE) explores how SmallSats (from CubeSats to 500kg) are unlocking new possible missions and discoveries in space science. The topics of interests go from Earth science, Solar science to remote and in-situ astrophysics.In the NewSpace era, benefiting from recent technological advances of hardware miniaturization and launch cost reductions, new scientific objectives are now accessible thanks to SmallSats, finding their best uses in:- constellation for multi point science (remote or in-situ) cases;- high risk / high return cases.Through a detailed presentation of the Project addressed during the author's carreer, this thesis explores scientific domains where SmallSats will have an innovative use in the future, highlighting limitations and technological solutions associated with such platforms.The topic of asteroid exploration using SmallSats is presented in more details, with a quantification of the scientific return of proposed concepts.