Concours CPGE 2026 - X-ENS - Épreuve de Physique et Sciences de l’Ingénieur - Filière MP - Déploiement et orientation des panneaux solaires d’un satellite

Cette année doit être lancé SMILE*, acronyme de “Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer". Cette mission fait suite à celles de WIND et de SoHO, satellites lancés en 1993 et 1995, qui ont étudié la couronne solaire, le vent solaire et ses interactions avec la magnétosphère terrestre. Dépassant largement les durées prévues pour leurs missions (soit 3 ans et 2 ans), ces satellites nous font toujours parvenir des données.

Avec SMILE, on observera l’interaction du vent solaire avec la magnétosphère et l’ionosphère terrestres et en fin de compte avec la Terre. Les tempêtes et éruptions solaires peuvent en effet gravement endommager les satellites en orbite et les installations électriques au sol. SMILE va ainsi nous aider à mieux comprendre ces interactions entre le vent solaire et nous, et par là même à mieux se protéger de leurs effets.

Le positionnement d’un tel satellite est d’une importance cruciale pour pouvoir collecter des données de manière efficace et continûment pendant des temps longs tout en s’assurant que celui-ci peut rester à la position prévue le plus longtemps possible. C’est pourquoi les deux satellites WIND et SoHO ont été positionnés de manière stratégique au point de Lagrange L1 pour permettre une meilleure observation du vent solaire.

1 - Présentation du système de panneaux solaires

L’étude suivante (partie Sciences de l'Ingénieur) porte sur le déploiement du satellite SMILE et en particulier à son alimentation en énergie. Le satellite est équipé de deux systèmes de panneaux solaires permettant de recharger des batteries embarquées pour alimenter les différents appareils de mesure et de communication. Ces systèmes sont chacun composés d’un bras portant et de 3 panneaux liés entre eux par des charnières équipées d’un système de blocage. Ainsi, le satellite est embarqué avec les panneaux repliés, puis des ressorts de torsion à l’intérieur des charnières permettent la rotation des panneaux qui sont ensuite bloqués dans leur position déployée.

2 - Déploiement des panneaux solaires

2.1 - Analyse du mécanisme

2.2 - Dynamique du déploiement

2.3 - Validation des résultats

3 - Orientation des panneaux solaires

* mission conjointe de l’European Space Agency (ESA) et l’Académie Chinoise des Sciences (CAS) pour l’étude du Soleil