ENGINEERINGNET.BE - L’entreprise a choisi un CMG avec un couple élevé et un poids léger. Son moment peut faire tourner un satellite LEO et VLEO (Very Low Earth Orbit) de 50 à 500 kg sur son orbite.
Cette manœuvrabilité supplémentaire permet un déploiement plus efficient – la caméra du satellite couvre une zone plus vaste – et un ROI plus rapide. Il peut orienter rapidement et précisément les capteurs ou les équipements de communication sous un autre angle. Cela crée des nouvelles possibilités d’application. Jusqu’à récemment, ces systèmes étaient réservés aux satellites espions (coûteux). Veoware a aujourd’hui deux systèmes dans l’espace et attend les grosses commandes.
« Nous avons une capacité de production d’une centaine de CMG par an », déclare Julien Demonty (38), co-fondateur, ancien CTO et aujourd’hui managing director de Veoware. « Cette année, nous en produirons environ 40 : 30 à 35 pour les activités commerciales et 5 à 10 pour la R&D interne. »
« Aujourd’hui, une roue de réaction est la solution de pointe pour le réglage de la position triaxiale d’un satellite sans propulseurs ni carburant supplémentaire. » Les roues de réaction peuvent faire tourner un satellite autour de son centre de masse. Cependant, un tel volant d’inertie nécessite de l’énergie électrique et quelques secondes pour atteindre sa vitesse et avoir un effet.
Un CMG est un volant d’inertie mais il maintient une vitesse constante et peut être ajusté sur son axe vertical. Un ou plusieurs CMG, fonctionnant en harmonie, peuvent presque instantanément faire tourner ou osciller un satellite sur son orbite dans une autre position. « Le satellite avec sa caméra ou ses capteurs devient donc dix fois plus productif qu’une roue de réaction. » De plus, le module CMG consomme moins de 14 W/Nm contre 50W/Nm pour une roue de réaction. Les CMG sont plus complexes que les roues de réaction mais Veoware est parvenu à simplifier le concept et à les rendre abordables et fiables pour des applications dans des petits satellites du marché Newspace.
Les CMG fonctionnent typiquement à une vitesse constante de 6.000 à 7.000 tr/min. Celui de Veoware a une vitesse nominale de 10.000 tr/min. Les applications? « Les satellites d’observation qui, à 600 à 700 km d’altitude, atteignent des résolutions de 0,5 mètre ou moins. En général, chaque satellite d’observation a besoin d’agilité et donc d’un CMG. » Pour par exemple se focaliser sur un autre point en cas de couverture nuageuse ».
Julien et Julien
Veoware a été fondé en 2018 par Julien Tallineau (37) et Julien Demonty. Tous deux ont suivi les études d’ingénieur physicien à l’Université de Liège et sont devenus amis. « Celui qui avait une bonne idée devait impliquer l’autre, c’était notre accord à l’époque. » Julien Demonty a travaillé chez le fabricant de moteurs aéronautiques Techspace Aero, puis chez le producteur de verre AGC Automotive et NMC. Julien Tallineau a également étudié l’ingénierie aérospatiale et travaillé chez OIP Sensor Systems et Qinetiq Space (aujourd’hui Redwire Space à Kruibeke).
En 2016, Julien Tallineau a eu une idée: une constellation de satellites d’observation VLEO (Very Low Earth Orbit) qui survoleraient la Terre à une altitude de 200 à 300 km seulement. Contrairement aux grands satellites géostationnaires, qui sont plus haut et restent dans une position fixe au-dessus de la Terre, ces petits satellites d’observation pourraient toujours atteindre une résolution d’image élevée avec une caméra moins chère. D’innombrables séances de brainstorming ont suivi.
Il s’est avéré que le petit satellite rapide devait aussi être très ‘agile’, ce qui amena les deux hommes à s’intéresser aux roues de réaction et aux CMG qui, jusqu’alors, n’avaient été utilisés que sur des satellites espions. « Seuls Honeywell et Airbus avaient des CMG à l’époque, et ils étaient chers. Nous avons donc décidé de développer nos propres CMG. » Mais lorsqu’ils se sont rendus compte qu’il n’y avait pratiquement pas de CMG sur le marché, ils ont abandonné l’idée de la constellation et se sont focalisés sur les CMG.
Veoware a rejoint l’incubateur imec-istart future fund et levé 50 000 euros début 2018, mais aussi le British Seraphim Space. Fin de la même année, elle reçoit autant de l’incubateur ESA BIC, et le soutien d’ESA Space Solutions Belgium. En mai 2019, elle réalise un tour de table de 2,75 millions de dollars de Henkes&Co et Seeder Fund.
En 2022, elle obtient du Conseil européen de l’innovation un projet de plus d’un million d’euros pour faire la démonstration de son CMG lors d’un vol spatial. En septembre 2024, un investissement de 2,5 millions d’euros suit, conduit par l’ imec.istart future fund, le fonds d’investissement régional Ostbelgieninvest (OBI), Moveinvest (Noshaq and OBI), et le holding familial de Henkes & Co (Eupen). Le dernier investissement a ouvert la perspective d’une nouvelle unité de production à Liège. Veoware est aussi intéressé par
les Etats-Unis.
Au laboratoire
Au laboratoire, une salle blanche ISO7, des petits volumes sont actuellement produits et des tests d’acceptation sont réalisés. Les roulements à rouleaux sont assemblés dans une armoire ISO5. Il y a aussi une chambre à vide thermique TVAC qui bascule rapidement entre -50 et +70°C, et un banc d’analyse vibratoire. Chaque roue de réaction et chaque CMG est équilibré. Une roue qui n’est pas équilibrée provoque des vibrations dans le satellite qui affectent les images de la caméra et les rendent floues. Un déséquilibre entraîne aussi des dommages à la roue.
« Dans les parties mécaniques, nous retirons de la masse avec précision. Nous perçons des trous. » C’est plus simple que d’ajouter de la masse. « Nous mesurons divers modes ou harmoniques. Les 4 ou 5 premiers sont faciles à tracer. Cela devient ensuite plus difficile et l’interaction entre l’équilibre de la roue et les roulements à rouleaux s’applique. » En fin de compte, c’est le client qui décide ce qu’il veut investir dans l’équilibrage du système. « En Europe, les clients sont plus réticents au risque, tandis qu’aux Etats-Unis, les utilisateurs ont tendance à opter pour des tests d’acceptation moins coûteux. » Julien Demonty estime qu’il faut 3 à 4 heures pour équilibrer statiquement et dynamiquement un CMG. « Selon notre volume de production actuel. Nous travaillons avec un taux d’équilibrage de G 0,4. »
Après l’assemblage et l’équilibrage de la roue de réaction/du CMG, les microvibrations sont mesurées. Le système est placé sur la table vibrante et soumis à un test de chocs qui simule le découplage d’un étage de fusée. « Si tout fonctionne, vous êtes généralement en sécurité. » D’autres forces sont testées. Les accélérations avec un accéléromètre, par exemple. Des mesures de forces plus précises ont lieu à la KULeuven.
Contrôle d’attitude
« Aujourd’hui, nos CMG sont développés et qualifiés », poursuit Julien Demonty. « Nous voulons désormais devenir le leader de marché dans le contrôle de mouvement orbital. Nous gérons tout ce qui doit bouger ou être stable sur la plateforme. » Il donne l’exemple d’un satellite doté d’un bras robotisé et d’un préhenseur. Quand le bras est déployé, cela a immédiatement un impact sur le satellite qui subit une oscillation. Les CMG peuvent prévenir cela. « Un marché immense s’ouvre. Pensez aux assemblages dans l’espace, au ravitaillement en carburant et au réapprovisionnement des satellites, à la protection/au blindage des satellites contre d’éventuelles attaques, … » Ces manœuvres plus complexes ne sont pas standard aujourd’hui.
Un exemple: à un certain moment, les satellites géostationnaires arrivent en fin de vie car tout le carburant a été consommé. Imaginez que vous puissiez envoyer un satellite ravitailleur. Il devrait s’approcher, saisir le géosatellite puis le ravitailler. « Alors que l’orbite du satellite reste inchangée. Avec le gyroscope, nous pouvons faire tourner un satellite. Cela demande une combinaison de ‘thrusters’ – des systèmes de propulsion chimiques, des propulseurs électriques/ioniques – pour faire plus et permettre de nouveaux services dans l’espace. »
Veoware dispose à la fois du logiciel et des capteurs pour déterminer la position et l’attitude du satellite. Et les actionneurs pour contrôler les CMG, en tenant compte de tous les perturbateurs possibles. « Si c’est assez lent et qu’il n’y a qu’une seule fonction, pratiquement tout le monde peut faire le travail. Mais s’il s’agit de contrôler un ‘satellite agile’ qui effectue plusieurs actions simultanément … » Les données de contrôle proviennent d’une série de capteurs : des magnétomètres qui mesurent les champs magnétiques, des suiveurs d’étoiles, des gyroscopes optiques qui mesurent les accélérations …
Une croissance plus rapide est indispensable
Aujourd’hui, la vente des CMG et des roues de réaction représentent 60% des revenus. La part de l’activité institutionnelle gouvernementale atteindra 40% en 2025. « Nous voulons nous développer rapidement et nous recherchons des grands programmes avec des ‘primes’, des grands acteurs de l’aviation. La stratégie pour accéder à une source de revenus durable est déjà activée. » Mais comment vraiment se lancer ? « Nous envisageons une démonstration autour de services spatiaux innovants.
Même si une telle démonstration dans l’espace ne durait que quelques jours, elle nous mettrait sur la carte. » Aucune décision n’a encore été prise concernant cette ‘étape importante’. Il faudra peut-être encore quelques années pour y parvenir. « Mais on ne peut pas continuer à motiver les ingénieurs quand la croissance est lente. Il faut que ça aille vite », insiste Julien Demonty. Veoware emploie aujourd’hui 24 personnes dont 15 ayant des responsabilités d’ingénierie. « Je ne me compte plus parmi eux », nous dit en riant le désormais managing director à temps plein. Entre 50 et 70% des collaborateurs de Veoware sont des ingénieurs de la KU Leuven.
Finalement, Veoware ne veut pas être qu’un fournisseur d’équipements mais aussi une ‘solutions company’ pouvant agir en tant que conseiller et se porter garant de l’ensemble de la plateforme. La boucle sera ainsi un jour bouclée et, comme au début il y a huit ans, elle pourra à nouveau envisager la mise en place d’une constellation de satellites. Mais … « first things first »
Système clé en main et personnalisation
Le micro-Control Moment Gyroscope (µ-CMG) de Veoware est un système clé en main que les fournisseurs de satellites peuvent directement intégrer dans leur concept satellitaire. Une solution CMG s’adapte aux besoins du client et peut être configurée en plusieurs modules dans une configuration réseau, par exemple dans un cluster de CMG ou combinée à des roues de réaction. « Chaque plateforme est différente. Parfois, cela nécessite de la personnalisation avec nos gyroscopes et notre logiciel de contrôle prédictif de modèle. »
Concurrents de CMG
Le miniCMG de Veoware a un moment de 2.8 Nms et un couple de 4,4 Nm. Son microCMG, qui pèse 2.75 kg, a un moment de 0.7 Nms et un couple de 1,1 Nm. Tous deux sont destinés aux ‘smallsats’, bien que la version mini puisse orienter des satellites de 250-500 kg et que la version micro soit destinée à des satellites de 50 à 250 kg. Les roues de réaction sont destinées à des satellites encore plus petits voire des cubesats.
Au cours de la dernière décennie, des nouveaux acteurs ont fait leur entrée sur le marché CMG. Dans sa catégorie, Veoware a trouvé un concurrent avec la société taïwanaise Tensor Tech, qui propose toute une série de CMG, petits et grands, pour les cubesats et les smallsats. La société américaine Honeybee Robotics vise les microsats. Son CMG pèse 6 kg et a un moment de 56-86 mNm/s et un couple de 112-172 mNm. La société berlinoise Astrofein construit des actionneurs pour les systèmes AOCS (Attitude & Orbit Command System) comme les roues de réaction de smallsats. Son MicroCMG de 8 kg a un moment de 8 Nms et un couple de 14 Nm.
D’autres s’orientent vers des satellites plus lourds. La société américaine Blue Canyon Technologies a un CMG avec un moment de 12 Nms et un couple de
12 Nm. L’appareil pèse 18 kg. Honeywell (VS) a dévoilé son CMG commercial M5 de 28 kg qui a un moment de 25 à 75 Nms et un couple de 75 Nm. Airbus possède un CMG avec un moment de 30-40 Nms par CMG et un couple de 60 Nm. L’engin pèse 38 kg et est destiné aux satellites de 1.000-2.000 kg.
