Brevet FR2780820A1 — publié le 20000107

La présente invention concerne un réflecteur d'antenne élastique- ment déformable pour un engin spatial, tel que satellite artificiel ou sonde spatiale. Elle concerne également un engin spatial pourvu d'au moins un tel réflecteur. On sait que les équipements, tels que les antennes, les panneaux solaires, etc..., associés à un engin spatial doivent pouvoir être repliés pour être logés dans un véhicule de lancement (fusée, navette) et être déployés après éjection hors dudit véhicule de lancement, afin de prendre leur configuration opérationnelle. On sait de plus que l'on a déjà réalisé de tels équipements de fa- çon qu'ils soient élastiquement déformables, ces équipements pouvant alors prendre, soit un état déployé, soit un état replié, élastiquement dé- formé. A titre d'exemples, on peut citer: - le brevet US-A-3 521 290, qui décrit un réflecteur d'antenne en une seule pièce d'une matière élastiquement déformable pourvu d'une base centrale rigide à laquelle sont reliées une pluralité de nervures radiales solidaires de la face convexe dudit réflecteur et élastiquement articu- lées à ladite base centrale. Ainsi, ledit réflecteur d'antenne peut pren- dre une position repliée en forme de tulipe qui ne risque pas d'entraîner une déformation permanente dudit réflecteur et le passage de la posi- tion repliée à la position déployée en forme de disque concave peut s'effectuer sous l'action de l'énergie élastique emmagasinée lors du re- pliement de la structure d'antenne. Des moyens de retenue comman- dables, constitués par une ceinture à boulons pyrotechniques entourant ledit réflecteur replié et disposée du côté opposé à ladite base centrale, sont prévus pour maintenir ledit réflecteur et lesdites nervures radiales en position repliée sous contrainte; - le brevet US-A- 4 133 501, qui décrit un panneau solaire d'une seule pièce pour engin spatial réalisé de façon élastiquement déformable pour pouvoir prendre, soit une position repliée courbe sous contrainte pour laquelle ledit panneau solaire épouse la surface extérieure convexe dudit engin spatial, soit une position déployée plane, dégagée de ladite surface extérieure, le passage de la position repliée courbe à la position déployée plane étant dû à la détente élastique dudit panneau solaire. En position repliée courbe, le panneau solaire est maintenu contre la surface extérieure dudit véhicule spatial par des verrous, portés par cette dernière; - le brevet US-A-4 926 181, qui décrit un réflecteur d'antenne d'une seule pièce en une matière élastiquement déformable, qui peut être roulé à une forme cylindrique et maintenu à cette forme par des pinces. Une structure pliable sous-jacente peut être déployée, pour servir de support sur lequel ledit réflecteur peut se dérouler et prendre sa forme déployée de fonctionnement, sous l'action de sa détente élastique; - le brevet US-A-5 644 322, qui décrit un réflecteur d'antenne constitué par une base rigide centrale de grande surface, entourée par un anneau tronconique périphérique, réalisé en une matière élastiquement défor- mable. Ce document antérieur montre de plus qu'il est usuel, pour le lancement dudit engin spatial, de stocker celui-ci dans une enveloppe allongée, par exemple de forme cylindro-conique, constituant par exemple la coiffe supérieure de la fusée de lancement, le réflecteur de la ou des antennes dudit engin spatial étant disposé latéralement par rapport au corps de ce dernier dans l'espace périphérique délimité en- tre ledit corps et ladite enveloppe. Grâce à la structure du réflecteur du brevet US-A-5 644 322, I'encombrement dudit réflecteur, à l'intérieur de ladite enveloppe cylindro-conique, peut être légèrement réduit en déformant élastiquement de façon temporaire ledit anneau périphéri- que, ledit réflecteur prenant alors la forme au moins approximative d'une auge enveloppant latéralement ledit corps. Le réflecteur est maintenu à cette forme d'auge par une ceinture, dont l'ouverture est commandée électriquement et qui entoure ledit corps et ledit réflecteur au niveau du centre de ladite base, cette ceinture rabattant ledit an- neau élastiquement déformable vers ledit corps, en prenant appui sur deux points diamétralement opposés dudit anneau. Après éjection dans I'espace, ledit réflecteur peut reprendre sa position de fonctionnement, par élimination de ladite ceinture et retour élastique dudit anneau péri- phérique à sa position déployée stable élastiquement détendue. On comprendra aisément que, dans un tel dispositif, le gain d'encombre- ment dudit réflecteur en position repliée, par rapport à la position dé- 1 5 ployée, est limité. En effet, d'une part, à cause du diamètre important de ladite base centrale rigide, la compression latérale du réflecteur ne peut s'appliquer que sur l'anneau périphérique, de sorte que le gain d'encombrement latéral est relativement faible. D'autre part, cette compression latérale, non seulement n'exerce aucune action de réduc- tion sur la dimension longitudinale dudit réflecteur, mais encore aug- mente ladite dimension du fait qu'elle entraîne le redressement de la partie supérieure dudit anneau périphérique vers l'extérieur. L'encom- brement longitudinal du réflecteur, en position repliée, est donc supé- rieur à celui de la position déployée. Or, de par ses dimensions, ledit réflecteur dépasse généralement l'extrémité longitudinale supérieure du corps dudit engin logé dans la partie cylindrique de l'enveloppe et doit se prolonger dans la partie conique de celle-ci. Cette forme conique impose donc une limitation au diamètre du réflecteur. Or, pour des rai- sons évidentes de performances, il serait avantageux que le réflecteur puisse avoir un aussi grand diamètre que nécessaire et s'adapte à la forme convergente de la partie conique de l'enveloppe; et - le brevet US- A-5 574 472 et le brevet EP-A-0 534 110, décrivent un réflecteur d'antenne en une seule pièce d'une matière élastiquement déformable, pouvant prendre une position repliée en forme d'auge grâce à un lien de traction à rupture commandable disposé entre deux points diamétralement opposés de la périphérie dudit réflecteur. On no- tera que, dans cette position repliée en forme d'auge, le bord périphé- rique supérieur du réflecteur, en saillie par rapport au corps de l'engin spatial, est redressé vers l'extérieur et ne peut donc être logé dans la partie conique de l'enveloppe. De plus, on notera que ledit lien de trac- tion constitue un obstacle, ou à tout le moins une gêne, pour disposer le corps de l'engin spatial dans la concavité du réflecteur en position repliée et que la réalisation dudit réflecteur en une seule pièce ne per- met ni un contrôle précis de la forme du réflecteur en position repliée, ni un enveloppement optimal du corps de l'engin spatial. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- nients, tout en permettant d'augmenter les dimensions dudit réflecteur d'antenne et, éventuellement, le nombre possible de réflecteurs sur un même engin spatial. A cette fin, selon l'invention, le réflecteur d'antenne pour un en- gin spatial devant être stocké dans une enveloppe de forme allongée le long d'un axe, ledit réflecteur étant en une seule pièce élastiquement dé- formable de façon que: - à l'extérieur de ladite enveloppe, ledit réflecteur peut prendre un état déployé stable sans contrainte élastique, correspondant à sa forme fonctionnelle; - à l'intérieur de ladite enveloppe, ledit réflecteur peut prendre un état élastiquement replié dans lequel il peut être maintenu grâce à des moyens de retenue commandables; et - le passage dudit réflecteur de son état replié à son état déployé étant dû à la libération de l'énergie emmagasinée dans ledit réflecteur lors de son repliement élastique pour le faire passer de son état déployé à son état replié, est remarquable - en ce que ledit réflecteur comporte une fente radiale; et - en ce que, en position repliée dudit réflecteur, les bords en regard de ladite fente radiale se recouvrent de façon que ledit réflecteur prenne une forme au moins approximativement conique, lui permettant d'être logé dans ladite enveloppe, à l'aplomb dudit engin spatial. Ainsi, conformément à la présente invention et contrairement à la technique antérieure, le réflecteur en position repliée ne présente plus la forme d'une auge, mais celle d'un chapeau chinois ou d'un abat-jour, et n'est plus logé latéralement par rapport audit engin spatial, mais au- dessus de celui-ci. Notamment, lorsque ladite enveloppe présente une forme cylindro-conique, ledit réflecteur à l'état replié peut être disposé dans la partie conique de ladite enveloppe. Il en résulte que, grâce à la présente invention, on peut: - accroître les dimensions dudit réflecteur accroître le nombre des réflecteurs stockés - accroître la capacité de logement de ladite enveloppe - mieux contrôler les vibrations dudit réflecteur en position repliée - mieux contrôler la forme dudit réflecteur en position repliée; - utiliser des mécanismes de retenue commandables connus pour d'au- tres usages. De préférence, afin de faciliter la conformation dudit réflecteur dans sa position repliée, ledit réflecteur comporte un évidement central, dans lequel débouche ladite fente radiale. Dans le cas o un bras radial articulé relie ledit réflecteur audit engin spatial, il est avantageux que ladite fente radiale soit au moins sen- siblement en prolongement dudit bras. A cause dudit évidement central, il peut être avantageux d'excen- trer la base de liaison entre ledit réflecteur et ledit bras. Des moyens de retenue commandables sont avantageusement prévus pour maintenir ensemble, en position chevauchante, les bords de ladite fente radiale. La présente invention concerne de plus un engin spatial devant être stocké dans une enveloppe de forme allongée le long d'un axe, et comportant un réflecteur d'antenne en une seule pièce élastiquement dé- formable tel que: - à l'extérieur de ladite enveloppe, ledit réflecteur peut prendre un état déployé stable sans contrainte élastique, correspondant à sa forme fonctionnelle; - à l'intérieur de ladite enveloppe, ledit réflecteur peut prendre un état élastiquement replié dans lequel il peut être maintenu grâce à des moyens de retenue commandables; et - le passage dudit réflecteur de son état replié à son état déployé étant dû à la libération de l'énergie emmagasinée dans ledit réflecteur lors de son repliement élastique pour le faire passer de son état déployé à son état replié, Selon l'invention, un tel engin spatial est remarquable - en ce que ledit réflecteur comporte une fente radiale; et - en ce que, en position repliée dudit réflecteur, les bords en regard de ladite fente radiale se recouvrent de façon que ledit réflecteur prenne une forme au moins approximativement conique, lui permettant d'être logé dans ladite enveloppe, à l'aplomb dudit engin spatial. L'engin spatial conforme à la présente invention peut comporter au moins un réflecteur d'antenne supplémentaire semblable audit réflec- teur d'antenne et lesdits réflecteurs d'antenne, repliés à leur forme au moins approximativement conique, peuvent être partiellement emboîtés l'un dans l'autre et disposés à l'aplomb dudit engin spatial, pour pouvoir être logés dans la partie conique de ladite enveloppe. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment I'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en perspective schématique, de l'arrière, d'un exemple de réalisation du réflecteur d'antenne conforme à la pré- sente invention, en position déployée. La figure 2 montre schématiquement le réflecteur conforme à la figure 1, disposé au-dessus d'un satellite, sous la coiffe d'un lanceur. La figure 3 est une vue de dessus du réflecteur de la figure 2. Les figures 4A et 4B illustrent, respectivement en position ver- rouillée et en position déverrouillée, un dispositif de retenue dudit réflec- teur des figures 1 à 3 en position repliée, selon la ligne IV-IV de la figure 2. La figure 5 illustre le stockage, sous la coiffe d'un lanceur, de deux réflecteurs d'antenne conformes à la présente invention. Le réflecteur d'antenne 1, conforme à la présente invention et il- lustré schématiquement sur la figure 1, présente la forme au moins ap- proximative d'un disque concave pourvu d'une fente radiale 2 et d'un évidement central 3, par exemple circulaire. Les bords en regard 2A et 2B de la fente radiale 2 débouchent, d'un côté, dans ledit évidement central 3 et, de l'autre, coupent le contour périphérique 4 dudit réflecteur. Le réflecteur 1 est réalisé en une matière élastiquement déforma- ble, par exemple en un tissu de fibres de carbone. Eventuellement, des baguettes de raidissage (non représentées) sont disposées sur la face ar- rière convexe dudit réflecteur 1. Excentrée par rapport au centre du réflecteur 1 est prévue une base rigide 5, reliée du côté arrière --c'est-à-dire du côté convexe dudit réflecteur-- à un bras de liaison 6, dont l'extrémité opposée à ladite base est destinée à être articulée, de façon connue et non représentée sur la figure 1 (mais visible sur la figure 5) au corps d'un engin spatial. Dans I'exemple représenté sur la figure 1, le bras de liaison 6 est radial et en prolongement de la fente radiale 2, lorsque le réflecteur 1 est déployé. Ainsi, comme le montrent les figures 2 et 3, le réflecteur 1 peut prendre une position repliée en forme d'abat-jour ou de chapeau chinois, dans laquelle les bords 2A et 2B de la fente 2 se recouvrent, entraînant la superposition de secteurs 1A et lB dudit réflecteur 1. Comme l'illustre schématiquement la figure 2, le réflecteur 1 peut être stocké dans la partie conique 7S d'une enveloppe cylindro-conique allongée 7 d'axe longitudinal X-X, par exemple la coiffe d'un lanceur spa- tial, l'engin spatial 8 auquel est associé ledit réflecteur 1 étant disposé dans la partie cylindrique 71 de ladite enveloppe 7. De façon usuelle (non visible sur la figure 2, mais visible sur la figure 5), le réflecteur 1 est relié audit engin spatial 8 par le bras 6, articulé à la partie inférieure dudit en- gin. On remarquera qu'il est possible de régler le recouvrement des bords 2A et 2B du réflecteur 1, en fonction du diamètre de la coiffe 7 et des dimensions transversales de l'engin spatial 8. Dans la position repliée de stockage de la figure 2, le réflecteur 1 est de plus maintenu par au moins un plot pyrotechnique autonome 9, traversant des oeillets 10 prévus dans les secteurs chevauchants 1A et 1 B du réflecteur 1 (voir la figure 4A). Ainsi, pendant le lancement de l'engin spatial, le réflecteur 1 se trouve dans la partie conique 7S de la coiffe 7, au-dessus de l'engin spa- tial 8, comme cela est représenté sur la figure 2, maintenu rigidement à sa forme repliée par le plot pyrotechnique 9. Après largage de ladite coiffe 7 et éjection de l'engin spatial 8, le plot pyrotechnique 9 est activé et il libère les secteurs la et lB du réflecteur (voir la figure 4B). Par suite, le réflecteur 1 se détend pour prendre spontanément son état déployé de la figure 1, le bras 6 basculant (de façon connue non représentée) pour dégager ledit réflecteur du corps de l'engin spatial 8. Sur la figure 5, on a illustré le stockage de deux réflecteurs 1, respectivement désignés par les références 1.1 et 1.2, au-dessus du corps d'engin spatial 8. Ces deux réflecteurs 1.1 et 1.2 sont partiellement emboîtés l'un dans l'autre et sont logés dans la partie conique 7S de l'enveloppe 7. Une telle disposition entraîne la conformation appropriée des bras de liaison 5 desdits réflecteurs 1.1 et 1.2 (respectivement dési- gnés par les références 5.1 et 5.2). REVENDICATIONS 1. Réflecteur d'antenne (1) pour un engin spatial (8) devant être stocké dans une enveloppe (7) de forme allongée le long d'un axe (X-X), ledit réflecteur étant en une seule pièce élastiquement déformable de fa- çon que: - à l'extérieur de ladite enveloppe (7), ledit réflecteur peut prendre un état déployé stable sans contrainte élastique, correspondant à sa forme fonctionnelle; - à l'intérieur de ladite enveloppe (7), ledit réflecteur peut prendre un état élastiquement replié dans lequel il peut être maintenu grâce à des moyens de retenue commandables (9); et - le passage dudit réflecteur de son état replié à son état déployé étant dû à la libération de l'énergie emmagasinée dans ledit réflecteur lors de son repliement élastique pour le faire passer de son état déployé à son état replié, caractérisé: - en ce que ledit réflecteur comporte une fente radiale (2); et - en ce que, en position repliée dudit réflecteur (1), les bords en regard (2A, 2B) de ladite fente radiale (2) se recouvrent de façon que ledit ré- flecteur prenne une forme au moins approximativement conique, lui permettant d'être logé dans ladite enveloppe (7), à l'aplomb dudit en- gin spatial (8). 2. Réflecteur d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un évidement central (3), dans lequel débouche ladite fente radiale (2). 3. Réflecteur d'antenne selon l'une des revendications 1 ou 2, re- lié audit engin spatial (8) par un bras radial articulé (6), caractérisé en ce que ladite fente radiale (2) est au moins sensiblement en prolongement dudit bras (6). 4. Réflecteur d'antenne selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit bras (6) est lié audit réflecteur (1), par une base excentrée (5) par rapport à celui-ci. 5. Réflecteur d'antenne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue commandables (9) main- tiennent ensemble, en position recouvrante, les bords de ladite fente ra- diale (2). 6. Engin spatial (8) devant être stocké dans une enveloppe (7) de forme allongée le long d'un axe (X-X), et comportant un réflecteur d'an- tenne (1) en une seule pièce élastiquement déformable tel que: - à l'extérieur de ladite enveloppe (7), ledit réflecteur (1) peut prendre un état déployé stable sans contrainte élastique, correspondant à sa forme fonctionnelle; - à l'intérieur de ladite enveloppe (7), ledit réflecteur (1) peut prendre un état élastiquement replié dans lequel il peut être maintenu grâce à des moyens de retenue commandables (9); et - le passage dudit réflecteur de son état replié à son état déployé étant dû à la libération de l'énergie emmagasinée dans ledit réflecteur lors de son repliement élastique pour le faire passer de son état déployé à son état replié, caractérisé: - en ce que ledit réflecteur comporte une fente radiale (2); et - en ce que, en position repliée dudit réflecteur (1), les bords en regard (2A, 2B) de ladite fente radiale (2) se recouvrent de façon que ledit ré- flecteur prenne une forme au moins approximativement conique, lui permettant d'être logé dans ladite enveloppe (7), à l'aplomb dudit en- gin spatial (8). 7. Engin spatial (8) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un réflecteur d'antenne sup- plémentaire (1.2) semblable audit réflecteur d'antenne et en ce que les- dits réflecteurs d'antenne, repliés à leur forme au moins approximative- ment conique, peuvent être partiellement emboîtés l'un dans l'autre et disposés à l'aplomb dudit engin spatial (8).