SONATE-2, un nanosatellite développé par JMU, devrait être lancé en mars 2024 pour tester de nouvelles technologies d’IA et d’autres systèmes avancés dans l’espace. Géré depuis le centre de contrôle de mission de JMU, il vise à améliorer les capacités autonomes d’exploration spatiale, avec une implication significative des étudiants dans son développement et son exploitation.
SONATE-2, un nanosatellite développé par JMU Würzburg, devrait être lancé en mars 2024 pour tester les technologies d’IA dans l’espace.
Après plus de deux ans de développement, le nanosatellite SONATE-2 est sur le point d’être lancé. La mise en orbite d’une fusée est prévue pour mars 2024. Le satellite a été conçu et construit par une équipe dirigée par l’ingénieur aérospatial, le professeur Hakan Kayal de la Julius-Maximilians-Universität (JMU) de Würzburg en Bavière, en Allemagne.
JMU développe des missions de petits satellites depuis une vingtaine d’années. SONATE-2 marque désormais un autre moment fort.
Le satellite testera de nouvelles technologies matérielles et logicielles d’intelligence artificielle (IA) dans l’espace proche de la Terre. L’objectif est de l’utiliser pour détecter automatiquement des anomalies sur des planètes ou des astéroïdes dans le futur. Le ministère fédéral de l’Économie finance le projet à hauteur de 2,6 millions d’euros.
Une maquette du nanosatellite SONATE-2, ici représenté artistiquement en orbite. Crédit : Hakan Kayal / Université de Würzburg
Entraîner l’IA à bord du satellite
Les projets comparables sont rares, explique Hakan Kayal : « Ce qui est unique dans notre mission, c’est que l’IA est formée à bord. Normalement, cette formation se fait sur Terre avec des ordinateurs puissants. Mais cette stratégie ne correspond pas aux projets du professeur JMU.
Kayal donne un exemple : « Supposons qu’un petit satellite étudie à l’avenir un nouvel astéroïde dans le système solaire. Il ne peut pas être formé à cette tâche sur le terrain, car l’objet de l’enquête est largement inconnu. Il n’existe pas de données d’entraînement, les mesures et les enregistrements doivent donc être effectués sur le terrain.
Envoyer ces données sur Terre dans un premier temps, puis entraîner l’IA par télécommande prendrait beaucoup de temps pour des missions loin de la Terre. Un niveau d’autonomie plus élevé soutenu par l’IA directement embarquée serait plus puissant. Cela permettrait de détecter beaucoup plus rapidement des objets et des phénomènes intéressants sur l’astéroïde.
Le satellite SONATE-2 de Würzburg a à peu près la taille d’une boîte à chaussures. Ses panneaux solaires sont déployés ici. Crédit : Robert Emmerich / Université de Würzburg
SONATE-2 teste de nombreuses autres technologies
L’équipe de Kayal souhaite tester si de tels scénarios peuvent en principe être réalisés sur SONATE-2 en utilisant des procédures et des méthodes nouvellement développées, initialement en orbite terrestre. Quatre caméras embarquées fournissent les images nécessaires à la formation : l’IA apprend d’abord, entre autres, les motifs géométriques conventionnels à la surface de la Terre. Cette connaissance l’aide ensuite à trouver par lui-même les anomalies.
À bord de SONATE-2 se trouvent d’autres technologies de petits satellites qui doivent être testées en orbite. Parmi eux figurent un système de détection et d’enregistrement automatique de la foudre ainsi qu’un système de propulsion électrique, développé en coopération avec l’Université de Stuttgart. « En termes de complexité, SONATE-2 est sans précédent parmi les nanosatellites », explique Kayal.
De nombreuses technologies pour communiquer avec le satellite : le centre de contrôle de mission sur le campus Hubland de l’université de Würzburg. Crédit : Robert Emmerich / Université de Würzburg
Centre de contrôle de mission sur le campus universitaire
Si le projet se poursuit comme prévu, SONATE-2 sera mis en orbite sur un EspaceX fusée depuis la côte ouest des USA en mars 2024. Ces dernières semaines, le satellite a prouvé qu’il pouvait résister aux conditions extrêmes d’une mission spatiale lors de différents tests d’endurance. Dans une simulation de lancement, par exemple, toutes les vis, joints soudés et connexions collées ont résisté aux énormes contraintes mécaniques d’un lancement de fusée.
SONATE-2 est un modèle dit 6U+ cubesat. Il a à peu près la taille d’une boîte à chaussures et pèse environ 12 kilogrammes.
Après le lancement, la communication avec le satellite aura lieu depuis Würzburg. Comme pour le modèle SONATE précédent, ce satellite sera exploité par le centre de contrôle de mission du campus Hubland. L’équipe vise une durée d’exploitation d’un an. « Cependant, nous espérons que le satellite fonctionnera plus longtemps », déclare Kayal.
Hakan Kayal, professeur d’astronautique au Centre de contrôle des missions satellitaires de l’Université de Würzburg. Crédit : Robert Emmerich / Université de Würzburg
Le projet satellite offre un terrain de travail aux étudiants
Une équipe de six personnes a travaillé au développement du satellite et des systèmes sol ; le chef du projet est le Dr Oleksii Balagurin. En outre, de nombreux étudiants ont été impliqués, par exemple en tant qu’assistants de recherche ou dans le cadre de leur mémoire de fin d’études. Les étudiants peuvent également continuer à travailler sur la mission satellite : Pendant la phase opérationnelle, le centre de contrôle met en œuvre et teste en permanence de nouveaux logiciels sur SONATE-2.
