Projet CubeSatSim

Lors de la 7ème rencontre spatiale radioamateur organisée par l’AMSAT Francophone les 16 et 17 mars 2024 à l’ÉlectroLab de Nanterre, nous avons eu une démonstration du kit CubeSatSim (https://cubesatsim.com/) et nous avons été enthousiasmé par ce projet. Une petite équipe s’est constituée pour réaliser ce montage que l’on pourra utiliser pour la Fête de la Science ou lors des démonstrations dans les écoles.

Le CubeSatSim est un émulateur de satellite à faible coût qui peut fonctionner avec des panneaux solaires et/ou des batteries, transmettre de la télémétrie par radio UHF et peut être étendu par des capteurs et des modules supplémentaires. Il est parfait pour la salle de classe ou pour des démonstrations publiques.

Le projet AMSAT CubeSatSim est entièrement open source, de sorte que les schémas, les fichiers STL (pour imprimer les supports en fabrication additive 3D) et les fichiers Gerber (pour réaliser les circuits imprimés) des trois cartes ainsi que le logiciel Raspberry Pi sont disponibles en ligne.

Pour ceux qui sont pressés, Philippe F1GMA, le responsable du projet, a publié un petit résumé de cette belle aventure en vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=xuMoWn7ZZJY

14/07 : la décision est prise par le radio-club de monter ce kit dont les circuits imprimés sont commandé auprès de l’Amsat-F.

03/08 : les pièces en 3D ont été imprimées (merci à Jacques F1JSN) et les autres éléments du kit (connectique, câblerie, panneaux solaires et petites visseries) sont commandées. Il ne reste à commander que les Raspberry Pi zéro et Pi Pico (les 2 en WH) puis faire chauffer le fer à souder ! Tous les composants de montage en surface nécessaires sont déjà installés. Ouf, pas besoin de sortir la loupe !

05/08 : déverminage des capteurs U/I, kPa et X,Y,Z et +G avec des Arduino. En attendant la commande des Raspberry, nous utilisons ceux que nous possédons déjà, notamment pour simuler la station au sol (avec une clé SDR, merci à Maxime F4IQN pour le prêt).

12/08 : Le matériel commandé a été reçu

16/08 : Unboxing de chez Mouser : certains composants n’étaient disponibles que chez eux. Autant de port que de matériel mais tout est arrivé !

31/08 : samedi après midi studieux au radio-club sous l’œil avisé de Fifou F1GMA : assemblage, paramétrage et tests afin que l’équipement soit opérationnel pour la Fête des Bords de Marne.

02/11 : après les mois de septembre et d’octobre bien remplis pour le radio-club (fête des bords de Marne, Fête de la Science et nouvelle crue de la Marne), nous avons repris les projets en sommeil, notamment le montage du CubeSatSim.

Le point d’avancement à la suite de ce samedi de bricolage :
– Intégration des 3 CI dans le frame du cubesat : Ok
– Smoke test : Ok
– Connexion des cellules solaires : OK
– Test de réception BPSK : Ok
– Test APRS : Ok
– Test CW : Ok
– Test SSTV : Ok
– Test envoi trames STEM Payload : NOK
Reste à faire :
– Confection des liaisons vers les antennes
– Dépannage du STEM payload
– Poser les panneaux solaires sur le frame
– Etc … Ce sera pour un autre samedi studieux !

09/11 : Les rallonges SMA/SMA pour alimenter les antennes sont terminées. D’autre part, la panne du STEM Payload a été trouvée : une diode n’avait pas été câblée. Erreur du RTFM 😛 🤣.

Après concertation au sein de l’équipe projet, nous allons installer la commande par radio UHF puisque nous venons de déplacer la station satellite dans la grande salle (Merci à la Marne et à sa crue qui nous ont permis de faire du tri et du rangement pour libérer un peu de place…). Encore un petit effort et le projet sera finalisé 🛰️

La nature ayant horreur du vide, la place de la station satellite dans le shack a été vite utilisée : Zidane F4IRF y a installé le transceiver SDR Hermès Lite sous debian et nous a fait une démonstration de CW.

11/11 : Nous profitons du jour férié pour avancer le projet : tout est monté et testé, y compris les panneaux solaires (d’où l’utilité de la lampe…). Différents paramètres sont transmis par le CubeSatSim comme par exemple sa consommation électrique (625 mA sous 3,73 V sur la photo ci-dessous). Nous avions prévu, au départ, d’utiliser un récepteur constitué d’une clé SDR-RTL et d’un Raspberry Pi. Mais le Raspberry donne des signes de faiblesse et nous ne décodons qu’une trame sur deux. En revanche, aucun problème en remplaçant le Raspberry par un PC classique.

13/11 : les antennes et leurs connecteurs sont refaites avec du simple fil rigide. C’est moins beau mais un peu plus fonctionnel. Pour compenser, on ajoute un joli RBF de récupération !

01/12 : Dernière étape dans le montage du CubeSatSim : intégration de la carte son pour pouvoir le commander via un code DTMF transmis en UHF et ajout d’un plateau tournant (pour simuler le spin des « vrais satellites », évitant qu’une face reste trop longtemps au soleil). Nous avons pu tester et valider l’ensemble des modes APRS CW SSTV FSK BPSK.

14/12 : Présentation de notre projet finalisé lors du Samedi Technique. Les participants à cette réunion étaient invités à venir avec leur radio portative UHF et à installer sur leur smartphone ANDROID l’application ROBOT36 (ou, pour les plus téméraires, de venir avec PC portable, une clé SDR, un logiciel de décodage SSTV et Foxtelem pour décoder la télémétrie transmise par le CubeSatSim).

La partie du samedi technique consacrée à ce projet est disponible sur ce lien : https://youtu.be/UTFJGtjNCU8?t=6418.

Il reste à calibrer le capteur de pression atmosphérique (qui calcule la pression à une altitude de près de 300 mètres alors que notre local se situe à 41 mètres au-dessus du niveau de la mer…). De plus, nous comptons ajouter un ou deux capteurs (luminosité ou autre ?) puisqu’il y a encore un peu de place.

Avec cette maquette complètement fonctionnelle de pico-satellite, nous pourrons faire des démonstrations dans les écoles sans avoir à attendre le passage d’un satellite au-dessus de nos têtes.

17/05 : Le projet est finalisé et a été présenté lors de la journée des radio-clubs scolaires pour laquelle l’ESIEE Paris (campus Descartes / Noisy-Champs) nous avait conviés. Nous avons préparé un mode d’emploi et une fiche explicative à l’attention de tous ceux qui voudraient présenter ce beau projet : http://f6kgl.f5kff.free.fr/CubeSatSim_mode_emploi.pdf
http://f6kgl.f5kff.free.fr/CubeSatSim_affiche.pdf