Modernisation du lévitateur électromagnétique : plus d’expériences plus vite



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Friedrichshafen, 16/04/2018 - L’astronaute allemand Alexander Gerst va installer le système HSC-OS (High Speed Camera Operating System), un petit mais puissant dispositif électronique qui permettra de commander la caméra vidéo à grande vitesse du lévitateur électromagnétique (EML) et de traiter rapidement l’énorme volume de données qu’il génère. Cet équipement a été développé par Airbus pour le compte de l’administration spatiale de l’agence spatiale allemande DLR. Ce « booster » pour la science, qui devrait être lancé avec la mission Orbital Antares 9, sera intégré à l’EML, à bord de l’ISS, dans le cadre de la mission Horizons de l’Agence spatiale européenne, qui se terminera fin 2018.

Le nouveau concept d’Airbus repose sur des cartes électroniques commerciales de dernière génération, spécialement adaptées et qualifiées pour un usage spatial, qui multiplient par 10 la vitesse de transfert de la caméra vers le système informatique. Par ailleurs, un compresseur de données spécifique, intégré au microprocesseur, remplace le précédent système logiciel, divisant ainsi les temps de compression par 60, voire plus. Ces deux éléments augmentent sensiblement le débit de données du système.

Le lévitateur électromagnétique est un dispositif expérimental largement salué du laboratoire Columbus de l’ISS. Financé par l’ESA et l’administration spatiale du DLR, il a été développé et réalisé par Airbus. Lancé à bord de l’ATV-5 en août 2014, il a été installé dans l’ISS par Alexander Gerst lors de son premier séjour dans la station à l’automne 2014. Cet été l’astronaute allemand devrait également mettre en place le système électronique, une amélioration significative de l’EML qui permettra aux chercheurs de tendre plus efficacement vers l’excellence scientifique.

L’EML

Cette installation permet aux chercheurs de mener des expériences scientifiques sur de petits échantillons de métal et de déterminer les principaux paramètres des matériaux avec une extrême précision. Ces paramètres sont essentiels pour optimiser les processus de fabrication industrielle sur Terre, afin de produire de meilleurs alliages dotés de propriétés sur mesure.

Les échantillons de métaux sont fondus et chauffés à des températures pouvant atteindre 2 100 degrés Celsius et les mesures sont prises à l’état liquide. Les échantillons sont ensuite solidifiés de manière contrôlée. Les métaux fondus étant très réactifs chimiquement, chaque échantillon est traité sans conteneur. C’est un champ électromagnétique qui les positionne et les chauffe par induction, sans creuset. Toutes les mesures doivent également être relevées sans contact, au moyen de méthodes optiques.

La technologie de mesure et de traitement ultramoderne de l’EML comprend aussi une caméra vidéo à grande vitesse qui filme ces processus rapides sur l’échantillon de métal en lévitation, à plus de 30 000 images par seconde.

De nombreuses expériences ont été menées depuis sa mise en service (>1 200 cycles de fusion et solidification), et d’énormes volumes de données collectées (>13 To), essentiellement des vidéos.

« Après la mise en service, il est rapidement apparu que la capacité de la mission dépendait du temps nécessaire au traitement des larges volumes de données vidéo à grande vitesse », explique Wolfgang Soellner, responsable conception expérimentale EML au sein d’Airbus. « Ceci tenait au fait que le concept d’utilisation amélioré produisait nettement plus de données que ne le prévoyaient les études initiales. La modernisation du traitement des données vidéo éliminera ce goulet d’étranglement dans la procédure expérimentale. »

La science des matériaux reposant sur de multiples répétitions des expériences avec des paramètres légèrement modifiés, l’accélération des procédures expérimentales est extrêmement importante pour l’obtention rapide de résultats scientifiques.

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