12 Avril 2023

Instrument T-SAGE

L'instrument T-SAGE (Twin-Space Accelerometer for Gravity Experiment) est constitué de deux accéléromètres différentiels. Chaque accéléromètre est composé d'une partie mécanique et d'une partie électronique.

La partie mécanique comprend pour l'essentiel deux masses en formes de cylindres concentriques, libres selon six degrés de liberté. Le principe de fonctionnement est similaire pour les deux masses d'un même accéléromètre : elles sont maintenues "immobiles" (on parle d'asservissement à une position origine) au centre d'une "cage" en silice grâce à des forces électrostatiques ("lévitation" électrostatique). Les variations de position et d'attitude d'une masse, induites par une modification de l'environnement, sont mesurées grâce à des détecteurs capacitifs. Ces mesures, au travers de boucles électroniques d'asservissement, génèrent des tensions appliquées à des électrodes implantées sur les cylindres en silice et réparties autour de la masse qui se traduisent par des forces électrostatiques qui maintiennent celle-ci immobile. La mesure des tensions appliquées donne l'information d'accélération.

Instrument T-SAGE

Afin de tester le principe d'équivalence (c'est-à-dire l'identité de la chute libre pour deux corps de nature différente dans un champ de pesanteur identique), l'un des accéléromètres différentiels dispose de masses d'épreuve en matériaux différents (platine et titane). L'autre accéléromètre différentiel, dont les deux masses d'épreuve sont en matériaux similaires (platine), constitue une référence de mesure pour l'expérience.

Films sur l'assemblage de l'instrument T-sage

Le défi de l'instrument T-SAGE réalisé par l'ONERA dans le cadre de la mission MICROSCOPE réside dans les niveaux de performance visés qui imposent des précisions et ajustements mécaniques extrêmes mais tout en étant capable de supporter les contraintes des missions spatiales, et en particulier le lancement.

Quelques ordres de grandeur :

  • Masse totale de la charge utile avec son bâti : 50 kg
  • Masses d'épreuve :
    • interne en Platine = 0,5 kg
    • externe en Platine = 1,4 kg
    • externe en Titane = 0,3 kg
  • Résolution de mesure accélérométrique = 0,1 pico-g / Hz½ dans la bande [10-3;Hz - 2x10-2; Hz]
  • Harnais charge utile : 7 brins de 7 µm de diamètre et de 25 mm de long