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Remise des diplômes sous la direction d'Olivier Lesbre et en présence de Thomas Pesquet
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12 juin 2019

L’ISAE-SUPAERO
DES FORMATIONS TOURNÉES VERS LE SPATIAL

Premier établissement d’enseignement supérieur au monde à former des ingénieurs aéronautiques (dès 1909), SUPAERO a également été pionnier en matière de formation à l’ingénierie spatiale. Cette évolution fut officialisée en 1966 quand l’Ecole nationale supérieure de l’aéronautique (ENSA) élargit sa mission à l’espace et devint l’ENSAE. C’est alors qu’elle migra de Paris à Toulouse, en même temps que le centre technique du CNES, pour s’installer avec lui sur les berges du canal du Midi et participer à la belle aventure spatiale française. Depuis, Toulouse est devenue la capitale européenne d’une nouvelle activité de haute technologie, avec aujourd’hui plus de 12 000 emplois liés au secteur spatial. L’Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace, ou ISAE-SUPAERO, formé en 2007 sous la tutelle de la DGA par la réunion de SUPAERO et de l’ENSICA, revendique fièrement cet héritage. En s’affirmant comme leader mondial de la formation supérieure à l’ingénierie aérospatiale, il lui donne un nouveau rayonnement, dans les trois dimensions selon lesquelles il développe son activité : formation, recherche, innovation.


Formation

Les institutions et les entreprises françaises du domaine spatial s’appuient très fortement sur les anciens élèves de l’ISAE-SUPAERO : ils sont entre deux et trois cents au CNES, comme chez ArianeGroup ou chez Airbus Defense and Space, et une centaine chez Thales Alenia Space. Ils sont également nombreux dans les ETI et les PME du secteur, et on en compte même trois parmi les sept membres du corps européen des astronautes ! Ces dernières années, ce sont entre 10 et 20 % des 650 diplômés de l’Institut (ingénieurs, masters et mastères spécialisés, docteurs) qui débutent leur carrière dans le domaine spatial. Et ce sont plutôt les meilleurs qui choisissent cette voie, dans la mesure où l’espace fait toujours rêver nos jeunes : à l’entrée du cycle ingénieur, c’est ce secteur que visent près de la moitié d’entre eux ! Il faut dire qu’il dispose d’excellents ambassadeurs comme Thomas Pesquet, SUPAERO 2001, qui a toujours beaucoup de succès lors de ses passages sur le campus, comme à la dernière remise des diplômes du cycle ingénieur...

Dans un secteur où la compétence scientifique et technique est critique, les ingénieurs et masters de l’ISAE-SUPAERO apportent en particulier une capacité à maîtriser l’architecture d’ensemble des systèmes et la gestion des projets les plus complexes, en prenant en compte les problématiques technologiques comme les attentes des usagers. L’excellence de cet enseignement à l’ISAE-SUPAERO est reconnue dans le monde entier : ces dix dernières années, l’International Astronautical Federation a ainsi décerné son prix annuel du meilleur éducateur aux sciences de l’espace à nos professeurs en 2011 (Yves Gourinat) et en 2016 (Bénédicte Escudier).

L’offre de formation « spatiale » de l’ISAE-SUPAERO

Depuis 2015, l’ISAE-SUPAERO a considérablement enrichi son offre de formation, de spécialisation et de perfectionnement dans le domaine spatial autour de 3 thèmes : les systèmes spatiaux, l’exploration spatiale et les applications et services liés à l’espace. Le cycle ingénieur en français, refondu en 2015, propose ainsi une filière d’expertise consacrée à l’observation de la Terre et aux sciences de l’Univers, et un domaine d’application dédié à la conception et à l’opération des systèmes spatiaux. Deux des sept majeures proposées par le Master of Aerospace Engineering (en anglais) sont également consacrées à l’espace. L’Institut propose en outre deux mastères spécialisés et deux post-graduate diploma associés, trois certificats (« Launchers », « Earth Observation », « Space Telecommunications ») et de nombreux stages courts, tous enseignés en anglais et accueillant un public international en formation continue ou en poursuite d’études.

 

Recherche

Pour soutenir un enseignement très multidisciplinaire, les recherches menées à l’ISAE-SUPAERO couvrent un large champ et sont nombreuses à avoir des applications spatiales. La compétence de pointe développée en automatique entre l’ISAE-SUPAERO et l’ONERA depuis les années 1970 est ainsi appliquée au contrôle d’attitude dans ses applications les plus exigeantes, le contrôle des microvibrations pour le pointage des satellites d’observation, au profit du CNES, de l’ESA, d’Airbus DS et de Thales Alenia Space. De nombreux travaux ont également été menés sur les différents types de rendez-vous spatial. Les recherches en microélectronique du groupe « capteurs d’images » menées en partenariat avec Airbus DS depuis vingt ans ont également débouché sur de nombreuses publications scientifiques, mais aussi sur des innovations très concrètes avec le développement et la réalisation d’imageurs embarqués sur satellites. Plus récemment, le laboratoire de neuro-ergonomie pour la sécurité aérienne a développé une collaboration avec l’ESA et Airbus DS sur l’interaction homme-robot dans les missions d’exploration spatiale.


INSIGHT a posé la marque de l’ISAE-SUPAERO sur Mars

Sélectionnée par la NASA en août 2012 dans le cadre du programme DISCOVERY, la mission INSIGHT a déployé le 26 novembre 2018 le premier observatoire géophysique sur Mars, afin de comprendre les processus fondamentaux de la formation des planètes telluriques et de leur évolution. Pour y parvenir, elle emporte en particulier le sismomètre SEIS, qui vise à mesurer l'activité sismique, le flux d'impact des météorites et la marée causée par Phobos, et à caractériser la structure intérieure profonde de Mars (épaisseur et la structure de la croûte, composition et structure du manteau, taille du noyau). Ce sismomètre extraordinairement sensible a été développé par l’Institut de Physique du Globe de Paris avec le soutien du CNES, du CNRS et du JPL, et un large éventail de contributeurs académiques : ISAE-SUPAERO, École polytechnique fédérale de Zurich, Institut Max-Planck de Lindau, Imperial College de Londres et Oxford. Les chercheurs de l’ISAE-SUPAERO ont réalisé le modèle de performance du sismomètre , le modèle de performance de la mission, la spécification du logiciel scientifique et la conception des opérations de l’instrument sur Mars. Ils contribuent également significativement à l’exploitation des données scientifiques recueillies par le sismomètre depuis son arrivée sur Mars.

On distingue sur le SEIS le logo de l’Isaé-Supaéro sur le ruban d’alimentation ! (Crédit NASA/JPL/Caltech)

 

Deux équipes de recherche de l’Institut sont entièrement dédiées aux missions ou aux véhicules spatiaux : l’une (SSPA) se consacre à l’exploration spatiale et l’autre (SACLab) aux concepts spatiaux avancés. Ces deux équipes ont connu une forte croissance ces dernières années. 

 


Space Advanced Concepts Laboratory

Le SACLaB conduit des recherches dans des thématiques variées : ingénierie et architecture système, analyse mission et optimisation, facteurs humains ou robotique pour l’exploration. Le contexte des futures missions d’exploration du système solaire (avec l’envoi de missions habitées vers la Lune, Mars ou les astéroïdes) constitue un des enjeux majeurs du domaine spatial de la prochaine décennie. Certains obstacles majeurs restent à lever pour en garantir la faisabilité et le succès. Les travaux du SaCLaB sont soutenus par Airbus et Arianegroup, via une chaire signée en juin 2017 au Bourget, qui leur permet de coordonner, accompagner, financer et promouvoir des projets de recherche et d’enseignement académiques, sur les thématiques intégrées suivantes :
service en orbite
fabrication et assemblage de structures dans l’espace
débris spatiaux
architecture de bases spatiales habitées (Lune et Mars)
interaction Homme-robot
météorologie de l’Espace
architecture de nouveaux systèmes de transport spatial (réutilisation, systèmes propulsifs innovants)

L’équipe interdisciplinaire de l’ISAE-SUPAERO est composée d’enseignants-chercheurs, d’ingénieurs-chercheurs et de doctorants. A vocation internationale, elle accueille des étudiants des différentes formations de l’institut pour leur projet de recherche et des stagiaires venus d’universités partenaires. Le SaCLaB collabore en particulier avec le DLR (en Allemagne), le centre Goddard de la NASA, l’IBMP (en Russie), et les universités de Leicester (Grande-Bretagne) et de Turin (Italie).

 

 

Le labo SSPA est associé à des missions internationales à forte visibilité, en partenariat avec des partenaires prestigieux comme le CNES, l’IRAP, l’IPGP et le JPL : il faut citer en particulier la mission Insight, qui s’est posée sur Mars en novembre dernier(cf. encadré) et la mission Mars 2020, pour lequel il conçoit le micro qui captera pour la première fois le bruit à la surface de Mars. C’est également lui qui a conçu et réalisé la mission Entrysat. Le SACLab se développe rapidement grâce à une chaire mise en place en 2017 par ArianeGroup et Airbus Defense and Space (cf. encadré).


ENTRYSAT : un nanosatellite de l’ISAE-SUPAERO mis en orbite en avril 2019

Les connaissances existantes sur le processus de destruction d'un satellite ou d'un élément de lanceur lors de sa rentrée atmosphérique restent incomplètes. L’ISAE-SUPAERO a conçu l’expérience EntrySat, qui consiste à injecter un nano-satellite sur une orbite terrestre basse et à mesurer ce qui se passe jusqu’à sa rentrée atmosphérique. Il s’agit d’un « Cubesat 3U » (c’est-à-dire constitué de 3 cubes d’un litre chacun). Sa charge utile scientifique permettra d'effectuer des mesures de l'environnement : température, accélération, pression ... ainsi que de l'intégrité du satellite (position, vitesse de rotation ...) jusqu'à sa destruction. EntrySat est une mission soutenue par le CNES dans le cadre des projets étudiants JANUS. Plus de 80 étudiants ont participé à sa conception et à sa réalisation dans les laboratoires de l’ISAE-SUPAERO. EntrySat a été lancé le 17 avril 2019 vers la station spatiale internationale et sera relâché en orbite courant Juin 2019. Sa rentrée devrait avoir lieu début 2020.

Le satellite EntrySat  

 

 

Innovation :

Le groupe de recherche « capteurs d’images intégrés » travaille depuis 20 ans en partenariat avec Airbus Defense & Space sur la technologie des imageurs CMOS pour l’observation spatiale. Les avancées réalisées ont abouti à des démonstrateurs technologiques et à des imageurs de très haute performance, qui sont aujourd’hui opérationnels sur les satellites Sentinel 2 de l’ESA. Ces succès ont conduit à mettre en place des partenariats complémentaires avec le CNES et Thales Alenia Space. Cette technologie, particulièrement résistante aux radiations, voit aujourd’hui s’ouvrir à elle d’autres applications dans le domaine nucléaire. Les travaux de recherche sur les liaisons entre satellites et stations sol ont conduit au développement du protocole Tetrys, qui permet de faire face de façon optimale à des pertes de transmission. Ce protocole a aujourd’hui des applications pour les transmissions vidéo sur le réseau internet ; après la vente d’une licence à un opérateur américain, la start-up SPEERYT a été créée pour le développer et le commercialiser. Dans un autre registre, les compétences système développées à l’occasion de la réalisation des cubesats ENTRYSAT et EYESAT ont permis à trois de nos jeunes ingénieurs de recherche de créer l’année dernière U-SPACE, une start-up dédiée à l’ingénierie système des nanosatellites.


A l’intersection entre formation, recherche et innovation : le Centre Spatial Universitaire de Toulouse

Créé en 2016 à l’initiative de l’ISAE-SUPAERO, le CSUT est un groupement d’intérêt scientifique consacré aux nano systèmes spatiaux. Il regroupe l’ISAE-SUPAERO, l’INP Toulouse, l’INSA Toulouse, l’Université Toulouse 3 et l’ENAC ainsi que l’ONERA, l’IRAP et le LAAS-CNRS pour mener des projets en commun et développer des moyens de formation et de recherche. Les principaux projets collaboratifs en cours concernent la réalisation de nano satellites de type « Cubesats »de taille 3U ou plus dans la continuité d’ENTRYSAT, qui vient d’arriver en orbite le 17 avril dernier. Les missions peuvent être scientifiques ou viser l’innovation technologique : mesure des phénomènes de réentrée pour ENTRYSAT, test en orbite de composants optoélectroniques pour NIMPH, nouveau micro moniteur de radiation pour CREME… Ces projets sont soutenus d’une part par le programme JANUS du CNES et d’autre part par les industriels maîtres d’œuvre ainsi que par la Région. Dans le cadre du CSUT, une spin-off pour la réalisation de missions spatiales avec des cubesats, USpace , a été créée en 2018. Des collaborations avec les PME ou ETI ainsi que des coopérations, nationales avec les autres centres spatiaux universitaires, et internationales offrent des opportunités aux étudiants et jeunes ingénieurs ou doctorants impliqués dans les différents projets.

 

Au cœur de l’écosystème spatial français

Les activités de formation, de recherche et d’innovation de l’ISAE-SUPAERO ne peuvent se développer à cette échelle qu’avec le soutien de nombreux partenaires au sein de l’écosystème spatial : Soutien bien sûr de la DGA, tutelle et premier financier de l’Institut, du CNES et de l’ESA via des programmes comme JANUS ; Soutien des industriels, avec des chaires d’enseignement et de recherche portées par de grands acteurs comme ArianeGroup, Airbus Defense and Space, Thales Alenia Space, ou des sociétés plus spécialisées comme Nuclétudes ; avec aussi le partenariat de nombreuses PME et ETI autour du Centre spatial universitaire de Toulouse ; Partenariats académiques avec des laboratoires comme l’ONERA, l’IPGP et l’IRAP en France ou le JPL aux Etats-Unis ; Coopérations avec d’autres universités et centres spatiaux universitaires (l’X, Grenoble, Montpellier…) Au moment où les entreprises conçoivent leurs sièges comme des campus et où les écoles développent l’entreprenariat, où l’innovation est reconnue comme essentielle pour la compétitivité future des économies avancées, les partenariats entre monde académique et monde économique deviennent de plus en plus importants pour l’avenir. L’ISAE-SUPAERO, comme la plupart des grandes écoles, porte cette culture de partenariat depuis sa création ; il participe donc résolument à cette dynamique, en fédérant autour de lui acteurs académiques et industriels du secteur aéronautique autour d’initiatives comme le centre spatial universitaire de Toulouse. C’est en réunissant ainsi industriels, chercheurs et étudiants autour de projets communs et en mettant en synergie formation, recherche et innovation qu’il aide le secteur spatial à relever le challenge du « Newspace »!

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