Conception d’un mécanisme déployable à grand ratio d’expansion et de son système d’actionnement par roues d’inertie pour applications spatiales

Cette thèse propose de développer des mécanismes déployables pour applications spatiales ainsi que des modes d’actionnement permettant leur déploiement et le contrôle de l’orientation en orbite de l’engin spatial les supportant. L’objectif étant de permettre le déploiement de surfaces larges pour des panneaux solaires, coupoles de télécommunication ou sections de station spatiale, une géométrie plane simple en triangle est retenue afin de pouvoir être assemblée en différents types de surfaces. Les configurations à membrures rigides proposées dans la littérature pour le déploiement de solides symétriques sont optimisées et adaptées à l’expansion d’une géométrie ouverte, telle une coupole. L’optimisation permet d’atteindre un ratio d’expansion plan pour une seule unité de plus de 5, mais présente des instabilités lors de l’actionnement d’un prototype. Le principe de transmission du mouvement d’un étage à l’autre du mécanisme est revu afin de diminuer la sensibilité des performances du mécanisme à la géométrie de ses membrures internes. Le nouveau modèle, basé sur des courroies crantées, permet d’atteindre des ratios d’expansion plans supérieurs à 20 dans certaines configurations. L’effet des principaux facteurs géométriques de conception est étudié afin d’obtenir une relation simple d’optimisation du mécanisme plan pour adapter ce dernier à différents contextes d’applications. La géométrie identique des faces triangulaires de chaque surface déployée permet aussi l’empilement de ces faces pour augmenter la compacité du mécanisme. Une articulation spécialisée est conçue afin de permettre le dépliage des faces puis leur déploiement successivement. Le déploiement de grandes surfaces ne se fait pas sans influencer lourdement l’orientation et potentiellement la trajectoire de l’engin spatial, aussi, différentes stratégies de contrôle de l’orientation novatrices sont proposées. Afin de tirer profit d’une grande surface, l’actionnement par masses ponctuelles en périphérie du mécanisme est présentée, ses équations dynamiques sont dérivées et simulées pour en observer les performances. Celles-ci démontrent le potentiel de cette stratégie de réorientation, sans obstruction de l’espace central du satellite de base, mais les performances restent en deçà de l’effet d’une roue d’inertie de masse équivalente. Une stratégie d’actionnement redondant par roue d’inertie est alors présentée pour différents niveaux de complexité de mécanismes dont toutes les articulations sont passives, c’est-à-dire non actionnées. Un mécanisme à quatre barres plan est simulé en boucle fermée avec un contrôleur simple pour valider le contrôle d’un mécanisme ciseau commun. Ces résultats sont étendus à la dérivation des équations dynamiques d’un mécanisme sphérique à quatre barres, qui démontre le potentiel de l’actionnement par roue d’inertie pour le contrôle de la configuration et de l’orientation spatiale d’un tel mécanisme. Un prototype à deux corps ayant chacun une roue d’inertie et une seule articulation passive les reliant est réalisé et contrôlé grâce à un suivi par caméra des modules. Le banc d’essai est détaillé, ainsi que les défis que l’élimination des forces externes ont représenté dans sa conception. Les résultats montrent que le système est contrôlable en orientation et en configuration. La thèse se termine par une étude de cas pour l’application des principaux systèmes développés dans cette recherche. La collecte de débris orbitaux de petite et moyenne taille est présentée comme un problème n’ayant pas encore eu de solution adéquate et posant un réel danger aux missions spatiales à venir. L’unité déployable triangulaire entraînée par courroies est dupliquée de manière à former une coupole de plusieurs centaines de mètres de diamètre et est proposée comme solution pour capturer et ralentir ces catégories de débris. Les paramètres d’une mission à cette fin sont détaillés, ainsi que le potentiel de réorientation que les roues d’inertie permettent en plus du contrôle de son déploiement. Près de 2000 débris pourraient être retirés en moins d’un an en orbite basse à 819 km d’altitude.

Inscape, the inshape of the trinity: a genetic analysis of Gerard Manley Hopkins’ "God’s Grandeur" and "The Windhover"

Les théories poétiques de l’inscape et du sprung rhythm établies par le poète britannique Gerard Manley Hopkins (1844-1889) ont dérouté les critiques des années durant. La plupart d’entre eux se sont appuyés sur les poèmes publiés en quête d’indices quant à la signification de ses théories. Cette thèse approfondit l’analyse mise de l’avant en révélant que la genèse de la théorie de l’inscape provient des notes de Hopkins — alors étudiant de premier cycle — sur le philosophe présocratique Parménide, et est influencée par les commentaires sur l’oeuvre De la nature du philosophe. Un examen des lettres de Hopkins à ses collègues poètes Robert Bridges et Richard Watson Dixon révèle que le sprung rhythm découle de l’inscape, sa théorie de base. La technique du sprung rhythm consiste donc en l’application de l’inscape au schéma métrique de la poésie. Cette étude établit d’abord une définition opérationnelle de chacune de ces théories pour ensuite les appliquer aux manuscrits afin de déterminer dans quelle mesure Hopkins y adhérait et les exploitait lors de la rédaction de deux de ses poèmes canoniques, God’s Grandeur et The Windhover. L’étude s’inscrit ainsi dans le champ de la critique génétique, une approche mise au point en France, particulièrement à l’Institut des textes et manuscrits modernes (ITEM). Ce sont donc sur des oeuvres littéraires françaises ou sur des textes en prose qu’ont porté la majorité des analyses à ce sujet. Suppressions, ajouts, substitutions et constantes entre différentes versions témoignent de ce qu’étaient les priorités de Hopkins dans sa quête pour atteindre l’effet désiré. Par conséquent, cette thèse s’efforce de dévoiler la signification des théories poétiques de Hopkins en établissant leur genèse et leur application respectives dans deux de ses poèmes selon une perspective de critique génétique. Elle contribue également à enrichir la critique génétique en l’appliquant à des oeuvres littéraires écrites en anglais et sous forme de poésie plutôt que de prose. Enfin, son objectif ultime est de raviver l’intérêt pour le poète Hopkins en tant que sujet viable d’étude, et de favoriser l’appréciation de ses prouesses tant comme théoricien poétique que comme poète.