Moteurs piézoélectriques rotatifs haute résolution pour la mission spatiale LISA (Laser Interferometer Space Antenna)

Cet article présente les résultats des activités de développement technologique (Technology Development Activities – TDA) consacrées à plusieurs moteurs piézoélectriques rotatifs destinés à la mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Cette mission de l’Agence spatiale européenne (ESA), troisième mission de classe L, a pour objectif de devenir le premier observatoire spatial dédié à la détection des ondes gravitationnelles. Elle repose sur une constellation de trois satellites évoluant en formation triangulaire, séparés de 2,5 millions de kilomètres. Afin de garantir un environnement parfaitement stable pour la charge utile scientifique, les mécanismes doivent générer un niveau de micro-vibrations extrêmement faible tout en assurant une propreté magnétique exceptionnelle.

Cedrat Technologies (CTEC) a participé à plusieurs consortiums pour développer trois moteurs de tailles différentes, destinés à diverses fonctions embarquées à bord des satellites. Bien que leurs spécifications soient très variées, ces trois moteurs se distinguent par leur compacité au regard du couple fourni, leur faible vitesse de fonctionnement, leur caractère non magnétique et leur aptitude à satisfaire les contraintes environnementales de la mission LISA (lancement, rayonnements, propreté magnétique et faibles émissions de micro-vibrations).

L’article décrit les différentes étapes de leur développement, depuis la phase de conception jusqu’aux maquettes technologiques (breadboards), en passant par les études préliminaires. Les résultats expérimentaux sont présentés et analysés, ainsi que les principaux enseignements tirés de ces développements, démontrant le fort potentiel des moteurs piézoélectriques de type inchworm pour les applications spatiales. À la suite de ces résultats, CTEC a été sélectionnée pour développer les modèles de vol (Flight Models – FM, TRL 9) des trois types de moteurs. Ces futurs modèles intégreront, avec des marges conformes aux normes ECSS, l’ensemble des contraintes propres à l’environnement spatial, notamment la résistance aux vibrations et aux chocs du lancement.