1. 1 Restitution d'orbites de dbris spatiaux par algorithmes gntiques Soutenance du stage pluri-disciplinaire Ralis par : Mohamed Amjad LASRI Encadr par: -David COULOT (IGN-LAREG) -Florent DELEFLIE (IMCCE) -Pierre BOSSER (ENSG) 17 Septembre 2014 Priode : du 02 Juin 2014 au 30 Aot 2014

2. 2 Plan de la Prsentation I- Contexte et enjeux II- Applications sur des satellites artificiels III- Modlisation de la force de freinage atmosphrique IV- Conclusion et perspectives

3. 3 Contexte et enjeux NASA http://www.orbitaldebris.jsc.nasa.gov/photogallery/photog allery.html NASA Johnson Space Center Orbital Debris Program Office PPrroobbllmmaattiiqquuee :: Dans la plupart des cas on ne dispose d'aucune connaissance a priori des paramtres orbitaux de des dbris spatiaux SSoolluuttiioonn PPrrooppoossee :: Utiliser un Algorithme Gntique Multi-Objectifs (mthode d'optimisation stochastique ne ncessitant aucune connaissance a priori des paramtres optimiser) coupl avec un propagateur analytique d'orbites pour restituer les orbites des dbris spatiaux

4. 4 Contexte et enjeux Objectifs du stage : Effectuer des tests sur des satellites en utilisant deux types de mesures : angles (astromtrie) et distances (Tlmtrie laser) Fusionner les deux types de mesures Tester la robustesse de la mthode sur des jeux de donnes dgrads Tester et amliorer la force de freinage atmosphrique dans le propagateur analytique d'orbites www-g.oca.eu/cerga/lassat/tirs_laser.jpg eso.org

5. 5 AG et dtermination d'orbites

6. 6 AG et dtermination d'orbites

7. 7 AG et dtermination d'orbites

8. 8 Applications sur des satellites artificiels Lageos-1 Telecom2D STELLA -Orbite MEO -Mesures de distances avec tlmetrie LASER -Orbite GEO -Mesures d'angles avec le tlescope TAROT -Orbite LEO -Mesures de distances Dbris spatiaux Prochainement ...

9. 9 Applications sur des satellites artificiels LAGEOS I : 1400 Mesures de distances (entre JJCNES 23502 et JJCNES 23509) depuis 23 stations SLR bien rparties spatialement

10. 10 Applications sur des satellites artificiels LAGEOS I : 1400 Mesures de distances (entre JJCNES 23502 et JJCNES 23509) depuis 23 stations SLR bien rparties spatialement N core(m) 629 N autre(m) 698 cart a(m) 7 e(deg) 1e-06 i(deg) 0.001 (deg) 0.002 (deg) 0.1 M 0.1

11. 11 Applications sur des satellites artificiels Trs bons rsultats obtenus pour LAGEOS-I

12. 12 Tests de robustesse de la mthode Combinaison des deux types de mesures : N distance=700m mais astronomiques pour les objectifs d'angles cart a(m) 8 e(deg) 5e-06 i(deg) 0.002 (deg) 0.08 (deg) 0.1 M 0.02

13. 13 Tests de robustesse de la mthode Pour tester la robustesse de la mthode, nous avons effectu 3 types de tests sur des mesures dgrades: Dgradation spatiale ; Dgradation en nombre de mesures ; Dgradation temporelle.

14. 14 Tests de robustesse de la mthode Dgradation spatiale : Nous n'avons gard que les mesures issues de 6 stations (3 core stations et 3 autres stations : nombre minimum pour dterminer la position d'un objet) regroupes (mauvaise rpartition spatiale)

15. 15 Tests de robustesse de la mthode Rsultats reste un niveau raisonnable N core(m) 7500 N autre(m) 2800 cart a(m) 21 e(deg) 3e-04 i(deg) 0.1 (deg) 0.19 (deg) 2.8 M 3

16. 16 Tests de robustesse de la mthode Mauvaise rpartition temporelle :

17. 17 Tests de robustesse de la mthode Tests sur le nombre des mesures : Nous n'avons gard que 10 % (1400 initiales nous n'avons gard que 140) du nombre des mesures initiales, pour voir comment l'AG ragit lorsque l'on dispose que d'un petit nombre de mesures en entre. N core(m) 620 N aure(m) 650 cart a(m) 6 e(deg) 3e-06 i(deg) 0.001 (deg) 0.1 (deg) 0.1 M 0.03

18. 18 Applications sur des satellites artificiels TELECOM-2D: Mesures d'angles (lvation+Azimut) effectus depuis les 2 tlescopes TAROT (le premier se trouve sur le plateau de Calern au nord de Grasse en France, le deuxime est install l'observatoire de la Silla au Chili) N azimut(deg) 0.04 N lv.(deg) 0.02 cart entre les rsultats de l'AG et la rfrence a(m) 700 e(deg) 0.00005 i(deg) 0.002 (deg) 0.006 (deg) 15 M 15

19. 19 Applications sur des satellites artificiels Rsultats raisonnable pour TELECOM-2D La chane est valable et pour les mesures de distances et pour les mesures angulaires

20. 20 Modlisation de la force de freinage atmosphrique STELLA est un nano-satellite franais orbitant en LEO. Tester la force de freinage atmosphrique (arc de 9 jours) N core(m) 3250 N autre(m) 3700 PPrroobbllmmee ddee llaa ffoorrccee ddee ffrreeiinnaaggee aattmmoosspphhrriiqquuee

21. 21 Modlisation de la force de freinage atmosphrique Problme de la force de freinage atmosphrique pour les satellites en LEO : f D=1 fD=) P: densit atmosphrique 2 ( v2C D Am V : la vitesse relative du satellite dans l'atmosphre CCoonnttrraaiinnttee :: ddtteerrmmiinneerr uunn mmooddllee ddee ddeennssiitt aattmmoosspphhrriiqquuee qquuii nnee ddppeenndd qquuee ddee ll''aallttiittuuddee

22. 22 Modlisation de la force de freinage atmosphrique Initi pour la premire fois en 2001 par Denis HAUTESSERRES (CNES), le modle variable est une approximation numrique du modle US76 pour les altitudes allant de 0 1000 km, et qui ne varie qu'en fonction de l'altitude RRssiidduuss aassttrroonnoommiiqquueess CCee mmooddllee nn''eesstt ppaass oouu nn''eesstt pplluuss vvaallaabbllee

23. 23 Modlisation de la force de freinage atmosphrique Calculer les valeurs : (hi ,i=DTM2013(hi)) avec i=1..n pour chaque altitude, on calcul une valeur moyenne du DTM2013; log ( i 0 ) On calcule ensuite les chantillons (hi ,i= ; h0h ) avec i=1.. n On effectue des approximations par moindre carrs aux ordres : 2, 3, 4 et 5 et on ne garde que l'approximation avec les meilleurs rsidus.

24. 24 Modlisation de la force de freinage atmosphrique

25. 25 Modlisation de la force de freinage atmosphrique Rsidus qui restent raisonnables mme pour les conditions extrmes Gnre avec l'outil en ligne de atmop.eu

26. 26 Conclusion et perspectives La chane de calculs AG+FAST a fait ses preuves pour les satellites que nous avons expriments Assez robuste face la plupart des tests de robustesse que nous avons effectus sur LAGEOS-1. Des tests restent effectuer sur les satellites en LEO (tester la nouvelle force de freinage) Des tests restent effectuer sur une population de dbris spatiaux, mais rien ne laisse penser que cela ne marcherait pas

27. 27 Merci de votre attention

28. 28 AG et dtermination d'orbites Algorithmes Gntiques : Algorithmes d'optimisation stochastiques qui miment le processus de la slection naturelle. Un AG cherche optimiser un ou plusieurs oobbjjeeccttiiffss. Exemple : On dispose d'un tableau contenant des chiffres entre 0 et 9. Notre oobbjjeeccttiiff est de le trier par ordre dcroissant

29. 29 AG et dtermination d'orbites