Accélérer la mise sur le marché dans l’industrie spatiale commerciale

Les opérations spatiales commerciales ont récemment subi une transformation. Alors que les gros satellites constituaient auparavant la norme de l’industrie, celle-ci se tourne désormais vers des constellations de petits satellites. Pour que ces constellations restent viables, il faut une plus grande quantité de satellites, avec des temps de construction réduits et des coûts moindres. Les lanceurs subissent des contraintes similaires en raison de la pression que représentent les lancements plus fréquents et moins coûteux.

Les délais de mise sur le marché n’ont jamais été aussi importants, mais les processus en place ne sont pas adaptés à la vitesse et à l’adaptabilité nécessaires dans le monde moderne.

Lorsque les exigences de délais serrés se heurtent à des processus traditionnels en cascade qui requièrent par nature des décisions séquentielles, il n’y a que deux résultats possibles : les programmes dépassent le budget ou les dates de lancement sont repoussées. Ni l’un ni l’autre n’est souhaitable et tous deux présentent des problèmes pour la longévité et le succès de tout acteur du marché spatial.

Pour y remédier, il faut un changement radical dans la façon de penser plutôt qu’une solution pour un programme individuel. Il est essentiel de revoir les méthodes de prise de décision et de développement des produits spatiaux. Lorsqu’une entreprise est en mesure de dissocier ses décisions de programme les plus risquées de ses exigences établies et connues, elle fait avancer le programme, même en cas d’incertitude technique. Un processus similaire peut être appliqué aux tests des systèmes de plus en plus complexes de ces véhicules.  

Ces changements sont une réalité aujourd’hui. Les entreprises qui adoptent une stratégie axée sur des systèmes de test flexibles et reconfigurables, développés grâce à l’ingénierie des signaux, réduisent le temps de test, d’où une accélération de la mise sur le marché et un avantage concurrentiel, malgré la complexité croissante des programmes.  

Dans ce white paper, le leader de l’industrie des tests, Tech180, explore les défis actuels des programmes de petits satellites et de lanceurs et examine les solutions offrant une reconfigurabilité, des processus agiles et une ingénierie des signaux.  

^{Figure 1 : Système représentatif pour les tests fonctionnels et HIL (Hardware-in-the-Loop) de systèmes électroniques et de contrôle de petits satellites}

​Malgré tous les changements apportés aux satellites, certains aspects demeurent inchangés. Ils comprennent toujours des composants pour supporter la charge utile (panneaux solaires, carburant, dispositifs de communication et propulseurs). De plus, les E/S entre les satellites, en particulier les petits satellites, sont largement similaires d’un programme à l’autre.  

^{Figure 2 : Satellite représentatif}

Cependant, la vitesse à laquelle les satellites devraient être construits et le budget disponible pour développer (et tester) ceux-ci ont changé. Lorsque vous construisez un laboratoire de satellites plats, vous ne concevez pas un produit unique qui nécessitera des années de développement et des années supplémentaires de tests de validation. Vous construisez un satellite qui sera reproduit des dizaines de fois, dans le cadre d’une constellation de satellites plus importante. Et les tests ne se limiteront pas à la validation. Il faut également tenir compte des tests en production.

Composants et E/S représentatifs des satellites

• Panneaux solaires
• Batterie
• Systèmes de commande et de traitement des données
• Systèmes d’alimentation électrique
• Propulsion
• Systèmes de contrôle d’altitude
• Systèmes de guidage, de navigation et de contrôle/commande
• LVDS
• RS422

​La conception monolithique du système de test, associée à la détermination des exigences du produit, entraîne des processus et des retards en cascade. Les programmes de satellites et de lanceurs adoptent des processus agiles (conception, échec, répétition). Les entreprises dont les plans de systèmes de test ne comprennent pas de processus agiles sont déjà en retard.  

Sur le marché spatial moderne, il est impératif de passer à des processus agiles pour toutes les phases de production, de la conception à la construction en passant par les tests de validation.

« L’aérospatiale commerciale ne peut pas fonctionner à l’ancienne. La latence est trop élevée pour le nouveau marché spatial. »  

– Greg Sussman, Business Development Manager, Tech180

​Le temps des « horaires, du poids ou des coûts » est révolu. Choisissez-en deux. » Vous devez maintenant atteindre vos objectifs dans les trois cas. Il s’agit de simplifier la conception pour accélérer la mise sur le marché tout en respectant le budget.

Comme pour les satellites, les programmes de lanceurs comportent des éléments cohérents. Les E/S ne sont pas exactement les mêmes d’un programme à l’autre. Toutefois, les options sont limitées. Le chevauchement substantiel est suffisant pour permettre la standardisation des types de signaux courants, ce qui constitue une étape essentielle pour accélérer la couverture des tests et la mise sur le marché.

Figure 3 : Triangle de choix du programme   

                                                                                                                               ^{Figure 4 : Composants représentatifs du lanceur}    

E/S représentatives du lanceur

• Charges de solénoïde
• Ethernet
• LVDT
• Servomoteurs
• Courant en entrée 4-20 mA
• E/S analogiques
• E/S discrètes
• Bus CAN
• Thermocouple

Dans le domaine des lanceurs, il est essentiel de gagner des parts de marché en réduisant les délais de lancement. Les programmes décalés laissent la place à d’autres pour combler le vide sur un marché où la concurrence est féroce.

Contrôlez la planification, simplifiez les conceptions et arrivez en premier sur le marché. 

« La planification est primordiale. Si vous ne lancez pas, ils le font. »  

– Chris Bakker, CEO, Tech 180

​Pour accélérer la mise sur le marché dans l’industrie spatiale commerciale, il faut réduire l’espace de conception. La standardisation et la modularité, rendues possibles par l’ingénierie des signaux, ouvrent la voie à des systèmes reconfigurables qui accélèrent la mise sur le marché. La section suivante examine comment ces stratégies dépendent les unes des autres pour une efficacité maximale.  

Reconfigurabilité 

Les systèmes de test reconfigurables constituent un élément essentiel d’une stratégie d’accélération de mise sur le marché. Les exigences changeantes ont traditionnellement posé des problèmes pour la prise de décision agile dans l’environnement de test. Toute modification des exigences après la conception du système de test entraîne des retards et des remaniements et repousse les calendriers. Pour y remédier, la reconfigurabilité vous permet d’adapter facilement votre système de test aux exigences changeantes. Pour cela, il faut concevoir un système modulaire utilisant des composants standardisés et une méthodologie d’ingénierie des signaux, qui sont abordés plus loin dans ce white paper.

La reconfigurabilité constitue également un élément essentiel d’une stratégie de test robuste car elle permet de produire à plus grande échelle. Les systèmes de test réutilisables pour une autre phase de test du cycle de vie présentent des avantages que n’offrent pas les systèmes de test traditionnels. Autrefois, les entreprises n’avaient pas besoin d’une stratégie de production pour développer des satellites en petites quantités. Aujourd’hui, elles en ont bien besoin pour en développer une centaine.  

Les systèmes de test réutilisables vous permettent de passer facilement des tests de validation aux tests en production en un minimum de temps et d’efforts. La reconfigurabilité des phases du cycle de vie n’est pas le seul avantage. Les systèmes de test peuvent également être utilisés pour le programme suivant grâce à la reconfiguration.

Conception de systèmes modulaires utilisant des composants standard

Comme indiqué ci-dessus, la reconfigurabilité repose sur une stratégie de conception de systèmes modulaires utilisant des composants standard, prêts à l’emploi, dont la compatibilité a été testée.

Lors de la création d’un système de test reconfigurable, il est essentiel de standardiser les composants commerciaux prêts à l’emploi. 

Les plates-formes PXI et SLSC (Switch Load and Signal Conditioning) de NI fournissent une suite de composants COTS que vous pouvez configurer en systèmes pour assurer la reconfigurabilité nécessaire à une stratégie de test moderne et flexible. Tech180 utilise ces plates-formes comme base de nos systèmes, ce qui permet de créer des systèmes de test à partir de suites de composants COTS dont la compatibilité a été testée.

^{Figure 5 : Châssis NI PXI et SLSC}

Le rôle de l’ingénierie des signaux

L’ingénierie des signaux est le principal élément d’une approche plus rapide et plus modulaire des systèmes de test. Elle permet de concevoir des signaux individuels de manière à les séparer complètement. Le matériel modulaire et l’ingénierie des signaux travaillent en tandem pour s’assurer que la conception du système de test n’a pas besoin d’être sérialisée. Au lieu de cela, vous pouvez concevoir, construire et valider individuellement des parties du système en fonction de l’évolution des besoins. En cas de changement, vous pouvez reconfigurer et ajuster une partie sans affecter le reste du système.

Coûts et délais

Le coût et le délai de fabrication d’un système de test reconfigurable dépendent de la complexité et de la quantité de signaux à tester, mais des entreprises comme Tech180 peuvent fournir des systèmes en 12 semaines environ. Les systèmes clés en main complets pouvant être reconfigurés pour être utilisés lors des différentes phases du cycle de vie ou des programmes sont disponibles pour environ 400 000 dollars américains. Ils offrent la flexibilité nécessaire pour répondre à l’évolution des besoins tout en étant prêts à la date prévue pour le test. Tech180 propose des solutions de test allant de la configuration de base de la plate-forme à des systèmes complets clés en main pour vous permettre de respecter les délais et le budget. 

À propos de Tech180

Tech180 fournit à l’industrie aérospatiale des systèmes de test reconfigurables qui réduisent la complexité, vous permettant ainsi de vous concentrer moins sur les équipements de test et plus sur l’innovation. Les systèmes de test modulaires réduisent le temps et les efforts nécessaires pour traduire les exigences du produit en une spécification de système de test, ce qui permet de disposer plus rapidement de systèmes de haute qualité. Qu’il s’agisse d’avions, d’engins spatiaux ou de véhicules avancés qui n’ont pas encore été conçus, vous pouvez tester non seulement les produits en cours de fabrication, mais aussi ceux que vous développerez à l’avenir.