First error budget of a deployable CubeSat telescope - ONERA - Office national d'études et de recherches aérospatiales Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2020

First error budget of a deployable CubeSat telescope

Premier budget d'erreur pour un télescope déployable à bord d'un CubeSat

Résumé

The volume available on-board small satellites limit the optical aperture to a few centimetres, which limits the Ground- Sampling Distance (GSD) in the visible to approximately 3 m at 500 km. We present a performance analysis of the concept of a deployable CubeSat telescope. This payload will allow a tripling of the ground resolution achievable from a CubeSat imager, hence allowing very high resolution imaging from Low Earth Orbit (LEO). The project combines precision opto-mechanical deployment and cophasing of the mirrors segments using active optics. The payload has the potential of becoming a new off-the-shelf standardised system to be proposed for all high angular resolution imaging missions using CubeSats or similar nanosats. Ultimately, this technology will develop new instrumentation and technology for small satellite platforms with a primary mirror size equal or larger than 30 cm. In this paper, we present the breakdown of the different error sources that may affect the final optical quality and propose cophasing strategies. We show that the piston, tip and tilt aberrations may need to be as small as 15 nm RMS to allow for diffraction-limited imaging. By taking a co-conception approach, i.e. by taking into account the post-processing capability such as deconvolution, we believe these constraints may be somewhat released. Finally, we show numerical simulation of different solutions allowing the aberrations of the primary mirror segments.
Le volume disponible à bord d'un CubeSat limite la taille de l'ouverture optique à quelques centimètres tout au plus, ce qui limite la résolution au sol atteignable à quelques 3m depuis une orbite basse de 500km. Nous présentons une analyse de performance d'un concept de télescope déployable pour CubeSat. Cette charge utile permettra de tripler la résolution au sol atteignable par un imageur CubeSat, délivrant ainsi une imagerie à très haute résolution depuis une Orbite basse (LEO). Le projet combine le déploiement à grande précision du miroir primaire ainsi que le cophasage de ses pétales en utilisant l'optique active. La charge utile a le potentiel de devenir un nouveau composant sur étagère standardisé, proposé par les concepteurs de CubeSat, pour toutes les missions d'imagerie utilisant les CubeSat ou nanosat. In fine, cette technologie permettra de développer une instrumentation et technologie nouvelles pour les petites plate-formes spatiales, avec un télescope de 30cm. Dans ce papier, nous présentons les spécifications et les différents contributeurs du budget d'erreur qui assurent la performance optique finale. Nous montrons que les erreurs de cophasage en piston, tip et tilt doivent être de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres pour assurer la plus haute qualité possible. En utilisant une approche de co-conception, c'est à dire en prenant en compte le post-traitement comme la déconvolution, nous montrons que ces contraintes peuvent être relâchées. Finalement, nous montrons par des simulations numériques les méthodes permettant de mesurer les aberrations du miroir primaire.
Fichier principal
Vignette du fichier
DOTA21008_postprint.pdf (679.42 Ko) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-03137276 , version 1 (10-02-2021)

Identifiants

Citer

Jean-François Sauvage, Noah Schwartz, Sébastien Vievard, Aurélie Bonnefois, Marie-Thérèse Velluet, et al.. First error budget of a deployable CubeSat telescope. SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2020, Dec 2020, Online Only, France. pp.1144330, ⟨10.1117/12.2561697⟩. ⟨hal-03137276⟩
72 Consultations
94 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More