Mécanisme de pointage d’antenne à fort gain à actionnement piézoélectrique pour la mission LISA

Cet article présente la conception, la caractérisation expérimentale des microvibrations, la corrélation du modèle et la prédiction des perturbations au niveau de l’antenne du mécanisme de pointage d’antenne à fort gain destiné à la mission Laser Interferometer Space Antenna (LISA).

Le mécanisme proposé repose sur deux moteurs piézoélectriques de type inchworm, disposés selon une configuration élévation-sur-azimut. L’actionnement piézoélectrique a été retenu afin de répondre aux exigences particulièrement strictes de la mission LISA en matière de faibles microvibrations transmises à la structure, de très faible vitesse de fonctionnement et de compatibilité magnétique.

Un prototype représentatif d’un étage d’actionnement a été conçu, fabriqué et testé. Les forces et moments transmis ont été mesurés selon les six degrés de liberté au cours d’une campagne dédiée de caractérisation des microvibrations.

Les résultats expérimentaux ont ensuite été utilisés pour corréler un modèle par éléments finis destiné à effectuer des prédictions à l’échelle de l’antenne. Comme le mécanisme inchworm complet n’est pas strictement linéaire et invariant dans le temps, la corrélation a été réalisée à l’aide d’une représentation linéaire équivalente locale de la principale source de perturbations, à savoir le relâchement des brides sous charge lors de la séquence de déplacement pas à pas.

Les résultats montrent une très bonne concordance dans le degré de liberté d’actionnement, avec une erreur relative inférieure à 8 % sur le couple RMS transmis, qui constitue la principale composante des perturbations, ainsi qu’une concordance satisfaisante dans les directions couplées.

Le modèle corrélé a ensuite été utilisé pour estimer les performances en matière de microvibrations transmises de l’antenne complète, en évaluant indépendamment les étages d’entraînement en azimut et en élévation, et en démontrant leur compatibilité avec les exigences de la mission.