Développement de l’instrument

Pour garantir que PHEBUS aura les performances attendues et vérifier que l’instrument survivra au lancement, à son voyage interplanétaire et à l'environnement proche de Mercure, plusieurs "modèles" sont fabriqués, chacun dans un but bien précis de validation technique.

Combien de modèles faut-il construire ? Lesquels ? Pour quels objectifs ? Quels essais et vérifications seront réalisés sur chaque modèle ? C’est ce qu’on appelle "la philosophie des modèles". Celle-ci est définie assez tôt dans le projet : elle est un élément clé qui va avoir un impact important sur le calendrier, les coûts et la gestion des risques.

Ainsi, plusieurs "PHEBUS" ont été fabriqués :

2009 - Prototype Optique

Objectifs : Valider les performances du concept optique de l'instrument.

2010 - Modèle structurel & Thermique

Objectifs : Vérifier le design mécanique et thermique à l’échelle « macroscopique ». Ce modèle est  représentatif du modèle de vol en termes de comportements structurel et thermique.

2011 - Modèle d'ingénierie

Objectifs : Vérifier les principales fonctionnalités du logiciel de bord de l’instrument, les procédures opérationnelles, toutes les interfaces électriques avec le satellite. Ce modèle est représentatif du modèle de vol en termes de contrôle/commande des sous-systèmes (mécanismes, détecteurs, DPU, etc.)

2013 - Modèle de Qualification 2013 - Modèle de Qualification

Objectifs : Valider en totalité le concept instrumental (fonctionnalités, performances, tenue à l'environnement). Il est semblable en tous points au modèle de vol et subit plus de tests que ce dernier, à des niveaux plus contraignants.

2015 - Modèle de vol 2015 - Modèle de vol

Objectifs : C’est le modèle de vol final, installé sur le satellite et qui assurera la mission scientifique pour laquelle il a été construit.

2018 - Modèle de rechange 2018 - Modèle de rechange

Objectifs : C’est le modèle de vol de rechange. En cas de problème majeur ou d’anomalies sur le modèle de vol, ce dernier est démonté du satellite et remplacé par le FS.

Caracterisation Optique Caracterisation Optique

Ces tests sont réalisés afin de vérifier que les performances optiques de l’instrument satisfont les objectifs scientifiques. Le test principal consiste à éclairer l’instrument dans l’UV (de 55 à 425 nm) au moyen de diverses sources lumineuses et à caractériser la réponse de l’instrument. Cet essai est réalisé en cuve sous vide, afin de s’affranchir de l’absorption atmosphérique du rayonnement UV inférieur à 200 nm. L’Université de Padoue en Italie fournit un support technique sur la caractérisation optique de PHEBUS.

Tests Fonctionnels
et électriques

Une fois l’instrument assemblé chacune de ses fonctions est testée. Lors des essais fonctionnels, diverses mesures électriques sont effectuées : consommation dans les différents modes de fonctionnement, appels de courant, etc.

Vibrations et
chocs mécaniques

Ces essais ont pour objectif de démontrer que l’instrument survivra aux efforts mécaniques qu’il rencontrera au cours de sa vie. Les contraintes mécaniques surviennent principalement lors du lancement (vibrations) et lors des séparations des étages du lanceur et des modules de la sonde (chocs). Ces essais sont réalisés suivant 3 axes orthogonaux sur un pot vibrant pour les tests en vibrations ou au moyen d’un bélier pour les tests de chocs.

Validation
du logiciel de bord

Le logiciel de bord de l’instrument gère d’une part la communication avec la plateforme et d’autre part le contrôle de l’instrument. Il séquence les activités de bord, tout en garantissant l’intégrité de l’instrument au moyen d’une surveillance des paramètres internes. Afin de garantir une opérabilité permanente de l’instrument, le logiciel de bord est qualifié à plusieurs niveaux (simulateur de processeur, EM, QM/FM/FS, sur satellite).

Compatibilité
électromagnétique

L’objectif de ces essais est de s’assurer que les différents équipements qui constituent le satellite fonctionneront correctement ensemble une fois intégrés et ne se perturberont pas les uns les autres. Il s’agit de vérifier que l’instrument n’émet pas de perturbations électromagnétiques trop importantes pour les autres équipements du satellite (essais dits en « émission ») et de vérifier que l’instrument est lui-même insensible aux émissions électromagnétiques produites par ces autres équipements (essais dits de « susceptibilité »). Chaque type d’essai est réalisé en mode « conduit » (interactions par les câbles) et en mode « rayonné » (interactions par les ondes).

Essais
en vide thermique

Les essais thermiques sous vide reproduisent les conditions en pression et température de la mission. Ils permettent de vérifier, d’une part, que l’instrument est capable de survivre à l’environnement de la mission et, d’autre part, que le comportement et les performances de l’instrument sur la gamme de température considérée sont conformes et connus. La gamme de température en fonctionnement de PHEBUS s’étend de –20°C à +40°C.