Observatoire de Paris Paris 7 Sorbonne Pierre et Marie Curie
Master deuxième année
Astronomie, Astrophysique et Ingénierie Spatiale

2-Cours proposés en M2

 

Descriptions des Unités d’Enseignement du Master 2 "Outils et Systèmes de l’Astronomie et de l’Espace". Le tableau des UE est donné en document attaché.

UE fondamentales

Chacune des UE est constituée de plusieurs modules dont les programmes sont donnés ci-après :

• TC1 : Collecte et détection de signaux astrophysiques

- Optique géométrique (J.M.Reess, 12 h de cours et TD)
- modélisation de la lumière, formation des images, réflexion et réfraction ,dioptre sphérique et dioptre plan, miroirs, lentilles, diaphragmes, pupille et lucarne, ouverture et étendue de faisceau.
- Notion sur les aberrations géométriques
- Exemple de dimensionnement de télescopes
- Introduction à un logiciel de tracé de rayons

- Imagerie Optique (G. Perrin, 11h de cours et TD)

L’objectif du cours est de comprendre quel est le processus de formation des images, quelles en sont les perturbations et les limites qui en découlent sur les capacités de détection d’un instrument optique. Le cours repose sur la théorie de la diffraction et l’optique de Fourier. Il aborde l’influence des aberrations optiques (statiques et dynamiques comme la turbulence atmosphérique) sur la qualité image. Une partie du cours porte sur le calcul de la puissance reçue au foyer d’un instrument optique et sur l’évaluation de la limite de détection de l’instrument en fonction des performances optiques du système. Différents scénarios sont étudiés selon que les objets observés sont résolus ou pas ou selon que l’observation est perturbée par un fond rayonnant. Des rappels sont effectués sur les notions de radiométrie, de corps noir et de bruit.

- Electronique (M. Piat, 18h de cours, 9h TP/TD)

- Rappels d’électrocinétique, systèmes linéaires
Dipôle électrocinétique linéaire, lois de base de l’électrocinétique (loi des noeuds, des mailles, pont diviseur, superposition, Thévenin, Norton, Millman), caractéristique d’un dipôle (exemple de la diode, résistance différentielle), circuit électronique : aspects systèmes (régimes de fonctionnement, réponse impulsionnelle, réponse à une excitation quelconque, régime harmonique forcé), étude de systèmes simples (1er ordre, 2ème ordre)
- Transistors
Introduction (historique, matériaux semi-conducteurs), transistors bipolaires (Constitution et effet transistor, réseau de caractéristiques, polarisation d’un BJT, modèle dynamique petits signaux, amplificateurs, transistor en commutation), transistors à effet champ (JFET, MOSFET, modèle dynamique petits signaux, montage classiques, FET en tant que résistance commandée)
- L’amplificateur opérationnel : caractéristiques, modèles en régime linéaire, cas idéal et non-idéal, facteur de mérite, défauts statiques et dynamiques, applications
- Electronique numérique : fonctions logiques élémentaires, autres composants numériques (multiplexeur, démultiplexeur, codeur, mémoires, composants à architecture programmable…), convertisseurs Numérique-Analogique (principe, réalisation, principaux paramètres et erreurs), convertisseurs Analogique-Numérique (principe, CAN à rampe numérique, erreur de quantification, caractéristiques et erreurs des CAN, comparaison des CAN)
- Chaîne de détection : introduction, mise en forme du signal (amplification, adaptation d’impédance, taux de réjection de mode commun, taux de distorsion, bruit d’amplification, filtrage), erreur de quantification, traitement du signal, compatibilité électromagnétique
- Composants électroniques pour le spatial : l’environnement spatial et ses conséquences sur les électroniques (le vide spatial, conséquences thermiques, cyclage thermique, dégazage, contamination, rayonnements légers, particules énergétiques, dose cumulée, phénomènes singuliers, diminution de l’effet des particules énergétiques, susceptibilité des différentes technologies, environnement électrisant), qualité des composants spatiaux (l’industrie électronique spatial, principes de la qualité des composants spatiaux, composants haute fiabilité, composants commerciaux, assurance qualité)

•TC2 : Traitement du signal et Automatique (M. Vincendon, J. Carter, F. Orieux, 40 h de cours, TD et TP)

- Probabilités : fondements, distributions de probabilité discrètes et continues, corrélation, théorème central limite, estimateurs, tests d’hypothèse.
- Signaux : représentations temporelle et fréquentielle, énergie et puissance, corrélation, convolution, échantillonnage, interpolation, transformation de Fourier discrète.
- Systèmes : filtre linéaire, fonction de transfert, transformation de Laplace, modèles du premier et du second ordre, diagrammes de Bode, de Nyquist et de Black.
- Automatique : stabilité, précision, rapidité et correction des systèmes bouclés, régulation et poursuite, correcteur PID.

•TC3 : Mécanique des structures (J.C.Leclech, 24 h, cours, TD, TP)

Motivation, généralités (équilibre en milieu continu etc.) Poutres droites en traction-compression et flexion. Thermoélasticité. Instabilité statique (flambage). Equilibre dynamique des systèmes discrets. Exemples d’application des codes Ideas ou Nastran .

•TC4 : Ingénierie Système et gestion de projet (Jean-Tristan Buey + intervenants, 36 h de cours, TD)

Introduction à la spécification et à l’ingénierie des systèmes. Analyse fonctionnelle et étude système. Introduction aux missions spatiales et à leurs concepts. Management des projets spatiaux. Assurance produit. Maîtrise des risques techniques dans le domaine spatial. Sûreté de fonctionnement.

•TC8 : Eléments d’astrophysique (B. Mosser, 3 h, cours, TD, CN)

Outils fondamentaux. Méthodes et techniques. Objets : planètes, étoiles, galaxies, l’Univers. Les étudiants ont de plus accès aux cours en ligne développé dans le cadre du projet "Astrophysique sur Mesure"

UE d’insertion

•TC5 : Entreprise (F.Rouesnel + intervenants extérieurs, 45 h, cours, TD et simulations d’entretien)

Ce module a pour objectif principal d’offrir aux étudiants une ouverture concrète sur les réalités du monde économique, de l’entreprise et du travail. Elle leur permet de mieux comprendre, via une série de témoignages de professionnels ainsi que des retours d´expérience des anciens du Master OSAE, le fonctionnement du monde du travail, les outils pour la recherche de stage / d´emploi, les spécificités des métiers et des acteurs économiques (public, grand groupes, PME et start-up) dans un environnement mouvant.

Ce module offre à ce titre les activités suivantes :
- Introduction au module – F. Rouesnel
- Introduction à l´économie / au marché du spatial – B. Mauvais
- Découverte / Approfondissement des outils pour la recherche de stage / d´emploi – P.O. Kerbec
- Simulation d´entretien en conditions réelles – P.O. Kerbec, O. Dages, B. Mauvias et F. Rouesnel (2 samedi au premier semestre)
- Présentation métiers, acteur économique et retour d´expérience
- Droit du travail – J.P Le Coupanec

•TC9 : Anglais (Carmel Keane-Davis, 36 h, cours, TD)

Anglais Scientifique et Technique. Préparation du TOEIC.

UE méthodologiques

•TC6 : Travaux pratiques instrumentaux (40 h)

Les étudiants choisissent 6 séances d’une journée parmi une dizaine.

La liste des TP est données dans l’article "TP INSTRUMENTAUX"

•TC7 : Informatique (responsable : Emmanuel GROLLEAU, enseignants : Loic
GUEGUEN, Gilles POULLEAU, 49H)

Le module Tronc Commun Informatique a pour objectif de permettre aux
étudiants du master d’acquérir une compréhension synoptique des
problématiques en gestion de projet informatique. Suite à ce cours, les
étudiants seront capables d’appréhender les enjeux, les méthodes et les
risques inhérents à un projet de développement informatique dans le domaine
spatial et auront acquis le vocabulaire leur permettant de dialoguer avec
les professionnels du domaine.

Pour ce faire, le cours est divisé en deux parties :

- Un cours de 15H consacré à la gestion de projet informatique dans le cadre
de missions spatiales.

- Un Projet de 34H (22H de TP, 6H de TD, 6H de cours) consistant en
l’application du cours à un projet de développement informatique d’une
chaîne de traitement du signal. Ce projet couvre l’ensemble des étapes du
développement d’une application et met l’accent sur la production de
documentation (cahier des charges, spécifications d’interface), la mise en
place de jeux de test, le respect de règles de codage et l’utilisation
d’outils de développement (IDE Eclipse, Subversion). Le projet est réalisé
en binôme et est validé par la production de code, de documents et par une
soutenance orale.

•TC10 : Projet et travaux personnels encadrés (B. Mosser, 6 h, cours et travail personnel)

Pré-définition et étude de faisabilité d’un sous-système particulier d’un système plus complexe lié à un grand projet d’observation au sol ou à une mission spatiale. Traduction en termes de spécification d’une problématique scientifique. Proposition de spécifications techniques permettant de répondre aux buts souhaités. Analyse des diverses solutions possibles.

Les projets sont conduits en binômes et validés par un mémoire écrit et une soutenance orale au début du second semestre. Chaque binôme conduit un projet différent.

Un article est consacré à la conduite de projet dans cette rubrique

SPECIALISATIONS

Les étudiants suivent 5 modules de 30 h, parmi un choix de 9. Les combinaisons possibles de modules sont réactualisées chaque année

Spec-N : Méthodes Numérique (cours, TP, projet)
- Résolution d’un système linéaire (moindres carrés, décomposition en valeurs singulières)
- Interpolation, ajustement, minimisation de fonction
- Méthodes de Monte-Carlo
- Projet

Spec-E : Environnement spatial (F. ROUESNEL + intervenants extérieurs, 32 h, cours, TD et atelier

Ce module a pour objectif d´apporter des connaissances fondamentales ainsi que des bonnes pratiques de l´ingénieur développant des systèmes spatiaux embarqués. Il s´agit donc d´apporter aux étudiants des notions concrètes (connaissances, savoir-faire & astuces) sur la réalité du métier d´ingénieur travaillant sur des projets spatiaux. Toutes ces notions sont mises à disposition par une équipe expérimentée dans plusieurs domaines spécifiques aux activités spatiales notamment techniques & juridiques ; enfin un bureau d´étude / un atelier est organisé avec des étudiants du master de « Droit des activités spatiales et des télécommunications »

Ce module propose à ce titre les activités suivantes :
- Introduction au module
- Notion de droit de l´Espace
- Notions de mécanique et thermique pour les systèmes embarqués
- Notions de Dégazage, de contamination et de Propreté pour les systèmes embarqués
- Notion fondamentales et appliquées sur Radiation, rayonnement et compatibilité électromagnétique
- Atelier Phase 0/A adressant les aspects techniques, commerciales et légaux d´une mission

Spec-S : Systèmes numériques embarqués spatiaux (cours, projet)
- Architectures et fonctions des systèmes numériques embarqués spatiaux : partage bord-sol, les charges utiles, calculateurs de bord, dimensionnement des systèmes, budgets techniques.
- Les logiciels de vol : fonctions, spécificités, processus de développement, standards, architectures, technologies, outils.
- Technologies spatiales pour les systèmes numériques embarqués : microprocesseurs spatiaux ; liens et réseaux de communication.
- Etude de cas : dimensionnement de la chaîne de traitementsnumérique d’un instrument embarqué dans un satellite.
- Projet

Spec-M : Mécanique vide et Cryogénie (cours, TP)
- Cryogénie
- Compromis sur le dimensionnement
- Étalonnage de Planck
- TP vide et cryogénie

Spec-F : Mécanique et Eléments finis (cours, TP, projets)
- Limites d’une approche linéaire, grandes déformations, erreurs introduites par troncature excessive d’une base modale.
- Prise en main de l’outil FEMAP, maillage.
- Étude approfondie de cas réels (déformations du miroir primaire sous les effets conjugués de son poids et de fluctuations de température)
- Projet

Spec-O : Optique et Atmosphère (cours, TP)
- Turbulence atmosphérique
- Optique adaptative
- Interférométrie astronomique
- Séminaire d’imagerie IR
- Séminaire d’interférométrie (applications spatiales)
- TP Sésame
- TP Persée

Spec-A : Automatique (cours, TP)
- Automatique numérique
- Filtres et asservissements numériques
- Commande standard en OA
- Problème inverse et reconstruction du front d’onde
- Problème inverse et filtrage

Spec-D : Détection directe du rayonnement (cours)
- Détecteurs IR et visible, électricité statique, radiations
- Transmission de données numériques, chaîne de détection
- Détecteurs hautes énergies

Spec-H : Détection hétérodyne des ondes millimétriques et radio (cours, TP)
- Radiométrie millimétrique et micro-onde
- TP mesure de température de bruit
- Bruit et signaux parasites
- Caractérisation du bruit dans les circuits
- Mesure de bruits à l’analyseur de spectre

PROJETS

Stage

Le stage, de 5 à 6 mois de mars à septembre, s’effectue en entreprise, centre technique d’agence, ou laboratoire étranger.


Le tableau des Unités d’Enseignement est consultable dans la rubrique "Renseignements pratiques"


- Secrétariat et administration : Sonia AKROUR

- Responsable : Benoît Mosser

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