Introduction

Le Laboratoire David Florida (LDF) est un centre canadien de calibre international destiné à l'assemblage, l'intégration et les essais d'engins spatiaux, maintenu et opéré par l'Agence Spatiale Canadienne. Sur une base de rémunération de services, le LDF met à la disposition des gouvernements et de l'industrie des salles spécialisées, de l'équipement et le personnel de support nécessaire pour assembler et vérifier l'application spatiale des engins spatiaux, de leurs sous-systèmes et de leurs composantes majeures. Les installations comprennent des équipements d'essais sous vide thermique et d'équilibre thermique, des essais de vibrations et d'analyse modale, des essais de radio-fréquence et la mesure des propriétés de masse. Le laboratoire est une des rares installations de ce genre dans le monde, capable de simuler l'énorme stress et les températures extrêmes associées au lancement de la navette et au vol spatial.

1. Qui est David Florida?

C. David Florida est un des premiers pionniers de la recherche spatiale au Canada. M. Florida était directeur du Laboratoire national de télécommunications spatiales et directeur du programme ISIS (International Satellites for Ionospheric Studies). De plus, juste avant sa mort en 1971, il fut nommé directeur du programme intitulé Satellite de technologies de télécommunications (CTS) ou HERMES.

2. Quand fut construit le LDF?

L'ouverture officielle du LDF a eu lieu le 29 septembre 1972.

3. Où est situé le LDF?

Le LDF se trouve à Shirley Bay, juste à l'ouest d'Ottawa. Le laboratoire partage un terrain avec deux autres services gouvernementaux : Industrie Canada (Centre de recherches en télécommunications) et la Défense nationale.

4. Quel fut le premier satellite à être testé au LDF?

Le premier satellite testé au LDF est un projet conjoint Canada-États-Unis : le Satellite de technologies de télécommunications (CTS) ou HERMES, qui fut lancé en janvier 1976. Dans le programme HERMES, le LDF n'avait les installations nécessaires que pour effectuer des tests au niveau des composantes et des sous-systèmes. Les tests complets des engins spatiaux ont été effectués aux États-Unis.

5. Quel fut le deuxième projet spatial majeur du LDF?

Le deuxième projet spatial majeur du LDF fut la contribution du Canada pour le programme américain de la navette spatiale : le système de télémanipulateur, ou CANADARM. Les tests de CANADARM ont commencé en 1977 et s'échelonnent jusqu'à aujourd'hui. Les composantes de CANADARM (les sous-systèmes de joints du poignet, de l'épaule et du coude, les effecteurs et plusieurs boîtes noires) ont été soumises à toute une série d'essais environnementaux aux niveaux d'acceptation et de certification. Ces essais comprenaient le vide thermique, les vibrations et la compatibilité électromagnétique.

6. En quelle année a-t-on agrandi le LDF pour la première fois?

Le premier agrandissement du LDF a eu lieu en 1979-1980.

7. Pourquoi a-t-on fait cet agrandissement?

Le premier agrandissement du LDF a été fait dans l'optique de la nouvelle politique du gouvernement qui consistait à développer des installations de première qualité au Canada pour effectuer des contrats de conception, de construction et d'essais de systèmes de satellites complets.

8. En quoi consistait cet agrandissement?

L'agrandissement incluait l'ajout de nouvelles hautes baies pour l'intégration et l'entreposage, d'une nouvelle grande salle d'essais sous vide, d'un nouvel excitateur de vibrations, et d'une nouvelle grande salle anéchoïde. Cet agrandissement a permis au LDF d'effectuer des essais d'intégration et environnementaux sur la nouvelle génération de satellites, conçus pour des lancements à bord de la navette américaine ou par des lanceurs sacrifiables américains ou européens.

9. Quel fut le premier satellite à être testé à la suite de ces améliorations au LDF?

Immédiatement après la certification du Laboratoire, les nouvelles installations ont été utilisées pour des essais partiels d'intégration et environnementaux sur le satellite ANIK-C2. Mais c'est avec le programme ANIK-D que les installations ont réellement été mises à l'épreuve. Les satellites ANIK-D1 et ANIK-D2 ont subi des essais environnementaux complets au laboratoire sur une période d'environ deux ans. Depuis ce temps, le LDF a effectué les essais environnementaux de tous les programmes de satellites importants du Canada, incluant ANIK-E, MSAT et RADARSAT.

10. Quels programmes de satellites étrangers ont passé par les installations au LDF?

Le LDF a joué un rôle clé dans la réalisation du premier grand contrat international de Spar Aérospatiale pour un système de télécommunications par satellite. Ce contrat consistait en la conception, la construction et les essais de deux satellites de télécommunications et d'équipements terrestres accessoires pour le Brésil. BRASILSAT S1 et S2 ont été entièrement intégrés et ont subi tous les tests environnementaux au LDF. Le LDF a également été choisi pour l'assemblage final et la majorité des essais environnementaux du programme de grand satellite de l'Agence spatiale européenne, OLYMPUS. Parce que OLYMPUS est un satellite innovateur (le premier en son genre dans le monde), on a dû tester, en plus du modèle de vol, deux autres modèles de qualification : un modèle structural et un modèle thermique. Les essais des modèles structural et thermique ont commencé en 1985 et les essais du modèle de vol en 1987. L'engin a finalement été lancé en 1989.

11. Quelles furent les préparatifs nécessaires pour accueillir les essais de OLYMPUS?

Pour pouvoir accueillir cette nouvelle génération de gros satellites, le LDF a dû agrandir ses installations en ajoutant la haute baie numéro 3, pour l'intégration et l'entreposage. Cette nouvelle salle était deux fois plus grande que les salles existantes et mesurait 1100 mètres carrés. De plus, des améliorations ont été apportées au LDF dans les domaines des services d'analyses, de mesures des propriétés de masse, d'essais aux infrarouges et d'analyse modale.

12. Quel est le dernier satellite testé au LDF?

Le LDF vient de terminer l'intégration et les essais environnementaux d'INDOSTAR, le satellite construit par Orbital Sciences for PT MediaCitra, en Indonésie.

13. Quels sont les prochains programmes devant subir des essais environnementaux au LDF?

Tous les programmes spatiaux majeurs du Canada sont censés être testés au LDF. Ceci inclut le Système d'entretien mobile (MSS) et le Manipulateur agile spécialisé (SPDM) (les contributions du Canada à la Station spatiale internationale) et RADARSAT II. De plus, plusieurs programmes étrangers sont également en négociations avec le LDF.

14. C'est quoi les essais sous vide thermique?

Les essais sous vide thermique, ou simulation spatiale, réfèrent à la technique utilisée pour simuler et recréer les extrêmes de températures et les conditions de vide rencontrés dans l'espace. Ces tests sont effectués à l'aide d'un système de pression muni de coiffes thermiques et d'un système à vide. La coiffe est submergée de nitrogène liquide pour obtenir l'effet de froid extrême. En alternance, les grandes chaleurs sont simulées en utilisant une série de lampes infrarouges. L'air à l'intérieur de la salle est évacué à l'aide d'un système conventionnel de pompes mécaniques, pour ensuite passer à la diffusion d'un système cryogénique, pour créer le vacuum nécessaire pour simuler les conditions spatiales.

15. Quelles températures peut-on atteindre dans la salle d'essai sous vide thermique? Et quels niveaux de pression?

Les températures atteintes dans une salle sous vide thermique vont de –186 C à +150 C. Des températures encore plus extrêmes peuvent être atteintes dans les salles thermiques (seulement). Les niveaux de pression peuvent varier significativement selon les types de systèmes utilisés. Au LDF, des pressions de 10-7 torr peuvent être atteintes.

16. Pourquoi les essais de vibrations sont-ils importants?

Pendant le lancement, le satellite, qu'il soit lancé à bord d'un lanceur sacrifiable ou de la navette spatiale américaine, est soumis à d'énormes vibrations. C'est pourquoi il est essentiel de s'assurer que le satellite peut résister aux vibrations du véhicule spatial et aux effets multiplicateurs de gravité causés par l'accélération extrême durant le lancement.

17. C'est quoi une salle anéchoïde?

Anéchoïde, par définition, signifie sans réverbération. Une salle anéchoïde est donc une salle qui présente un très bas taux de réflexions ou de réverbérations de toutes sortes de fréquences, incluant les radio-fréquences et les micro-ondes.

18. Comment fonctionne une salle anéchoïde?

Une salle anéchoïde absorbe les micro-ondes. Au LDF, les murs de ces salles sont recouverts d'une paroi pyramidale absorbant les micro-ondes, composée d'un matériel en styromousse imprégné de particules de carbone et de graphite. Toute forme d'énergie qui vient en contact avec le matériel absorbant est transformée en chaleur, qui est ensuite dissipée à même le matériel, empêchant toute réflexion (ou réverbération) vers l'objet testé.

19. Pourquoi les essais de radio-fréquences d'engins spatiaux sont-ils effectués dans les salles anéchoïdes?

L'objectif des tests de radio-fréquences d'engins spatiaux est de minimiser la quantité de réverbérations vers l'engin spatial. Le but de ces essais est de recréer l'environnement dans lequel le satellite évoluera dans l'espace.

20. À part les tests sous vide thermique, de vibrations et de radio-fréquences, quels autres types d'essais environnementaux peuvent être effectués sur un satellite lors d'un programme de certification?

Les autres tests de certification consistent surtout en des mesures de propriétés de masse, des tests de déploiement et des tests acoustiques. Le système vertical de mesures du LDF consiste à effectuer les mesures de propriétés de masse, qui testent le moment d'inertie, le produit d'inertie, le centre de gravité et la masse. Les tests de déploiement des différents appendices des engins spatiaux sont effectués surtout dans la salle de hautes baies numéro 3. Le LDF dispose de plusieurs types de mâts et ancrages de déploiement pour accomplir ces tâches délicates. Malgré le fait que les installations nécessaires à la reproduction des effets des vibrations acoustiques sur les engins spatiaux n'existent pas au LDF, le laboratoire a accès et participe activement à ces tests aux installations aéroacoustiques du Centre national de recherches du Canada.

21. Combien d'entreprises et organismes canadiens ont utilisé les services et installations disponibles au LDF?

Depuis le début, environ 243 entreprises et organismes canadiens se sont prévalus des services et installations du LDF. Ce nombre inclut 35 entreprises différentes et 75 programmes différents pour la dernière année seulement. Même si plusieurs de ces clients sont des utilisateurs fréquents, la liste des clients du LDF s'allonge d'année en année.