Ingénieur Spatial
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Devenir ingénieur pour le secteur spatial, c’est intervenir dans la construction de lanceurs, d’engins spatiaux et de propulseurs, mais aussi participer au lancement et à l’exploitation des satellites.
Une formation pour devenir ingénieur spatial
Les programmes spatiaux français et européens sont porteurs d’enjeux stratégiques et économiques important pour l’avenir : développement de l’accès à l’espace avec ses applications telles que l’observation de la Terre ou les télécommunications, activités liées à la recherche en apesanteur, à la présence de l’homme dans l’espace, poursuite du développement des grandes familles de satellites comme Spot, développement de mini et microsatellites, préparation de différentes sondes interplanétaires, missions vers Mars, qui constituent autant d’axes en essor aujourd’hui. Devenir ingénieur pour le secteur spatial, c’est intervenir dans la construction de lanceurs, d’engins spatiaux (satellites, sondes, navettes, stations orbitales) et de propulseurs, mais c’est aussi participer au lancement et à l’exploitation des satellites.
Les + de la formation
Quelques exemples de projets
- Bureau d’études d’architecture lanceurs.
- Calcul des performances de différents couples d’ergols.
- Dimensionnement d’un satellite pour une mission donnée.
- Programme de mises sur orbite.
Principaux partenaires
Des associations pour vivre ses passions
Le club fusée : ESO (ESTACA Space Odyssey) conçoit, construit et lance des fusées expérimentales, des mini-fusées et des ballons stratosphériques avec le support méthodologiques et logistiques de l’Association Planète Sciences. Les lancements ont lieu à l’occasion de campagne faites à l’initiative du Centre National d’etudes Spatiales (CNES).
Les cours sont en grande partie dispensés par des ingénieurs en activité qui actualisent leurs enseignements en fonction des évolutions qu’ils vivent au quotidien dans leur activité. Le cursus comprend également de nombreux projets d’études menés en équipe et encadrés par des ingénieurs en activité dans l’industrie ou des enseignants-chercheurs de l’École.
Cette pédagogie par projet reproduit les modes de travail du monde de l’entreprise : savoir travailler en équipe pour répondre à un cahier des charges en un temps donné. L’expérience professionnelle complète la formation dispensée à l’École : chaque étudiant passe au minimum une année en entreprise dans le cadre des stages.
L’objectif de la formation est de permettre aux étudiants d’acquérir un savoir-faire technique indispensable au métier d’ingénieur mais aussi un savoir-être aujourd’hui essentiel à la réussite d’une carrière.
Cycle Prépa
- Pôle scientifique
- Pôle ingénierie des transports
- Pôle sciences humaines et culture de l’ingénieur
- Pôle expérience professionnelle
- STAGE OUVRIER (4 semaines)
- Pôle scientifique
- Pôle ingénierie des transports
- Pôle sciences humaines et culture de l’ingénieur
- Pôle expérience professionnelle
- STAGE DÉCOUVERTE DE L'ENTREPRISE (4 semaines)
Cycle ingénieur
- Pôle scientifique
- Pôle ingénierie des transports
- Pôle sciences humaines et culture de l’ingénieur
- Pôle expérience professionnelle
- Pôle scientifique
- Pôle ingénierie des transports
- Pôle sciences humaines et culture de l’ingénieur
- Pôle expérience professionnelle
- STAGE ÉLÈVE INGÉNIEUR (4 mois)
- Pôle ingénierie des transports
- Pôle expérience professionnelle
- STAGE FIN D’ÉTUDES (6 mois)
12 mois de stages obligatoires
• Stage d’exécution en 1re ou 2e année chez Astrium Satellits : gestion documentaire et nomenclature.
• Stage ingénieur en 4e année au CNES : recherche sur les caractéristiques du sol martien à partir d’informations recueillies lors de mission sur Mars.
• Stage fin d’études en 5e année à Astrium Space Transportation : étude des nouvelles architectures de chaînes de navigation pour l’évolution du contrôle des lanceurs.
Programme 1re année spatial - Cycle prépa intégrée
En plus du tronc commun, le cursus aborde les thématiques spatiales avec les cours d’initiation.
Les Projets étudiants de 1re année
Chaque étudiant consacre 50 heures de travail personnel à des projets d’études. Proposés et encadrés par des enseignants de l’École, ils sont le plus souvent réalisés en binôme. Au sein du pôle scientifique, un projet est par exemple proposé en algorithmique. Un mini-projet est également réalisé dans le pôle sciences humaines dans le cadre de la Construction du Projet Professionnel et Personnel. Ces cas d’études constituent une première initiation au travail en mode projet.
• Logique
• Calculs dans R et dans C
• Géométrie dans le plan et dans l’espace
• Fonction d’une variable
• Suites
• Polynômes
• Algèbre linéaire
• Equations et systèmes différentiels
• Algorithmique et programmation
• Projet en langage C
• Référentiels et repères
• Systèmes de coordonnées
• Trajectoires et équations de mouvement
• Mécanique du point
• Schématisation et analyse des liaisons
• Technologies et fonctionnement des actionneurs
• CAO (SOLIDWORKS)
• Cinématique des systèmes
• Statique
• Les lois élémentaires
• Notation complexe
• Méthodes d’analyse des circuits
• Etudes des gaz parfaits
• Premier et deuxième principes
• Phénomènes de propagation et de superposition
• Equations de Maxwell
• Introduction à la chimie organique
• Mécanismes de réaction (aspects électronique, énergétique et cinétique)
• Alcanes, alcènes, alcynes et hydrocarbures
• Référentiels et systèmes de coordonnées
• Eléments de calcul vectoriel
• Analyse dimensionnelle
• Introduction au calcul différentiel
• Calcul d’incertitudes
• Eléments de calcul intégral
• Notion d’énergie
• Statique et cinématique des fluides
• Lois fondamentales de la dynamique des fluides
• Equation de continuité et équation de Bernouilli
• Viscosité et écoulements laminaires et turbulents
• Notions de pertes de charge et conduites
• Introduction aux similitudes et nombres sans dimension (Reynolds, Froude, Mach, etc.)
• Historique, Principaux acteurs et différents métiers
• Marché et visions d’avenir
• Spécificités techniques et règlementaires en comparaison avec les autres modes de transports
• Introduction au développement durable
- Ateliers « 2 Tonnes » (travail en équipe pour comprendre les enjeux du changement climatique)
- Bilan carbone, Bilan CO2 et empreinte C02 en lien avec l’analyse du cycle de vie (ACV)
- Cycle de conférences pour un futur durable et responsable
- Regards croisés d’industriels, chercheurs, étudiants et décideurs pour inventer les solutions de demain
• Rappels règles de syntaxe (orthographe et grammaire)
• Fresque du climat
• Synthèses de document
• Plan et structure de rapport
• Lettre de motivation, CV et techniques d’entretien
• Engagement dans la vie de l’École
• Initiation à la santé et sécurité au travail
• Connaissance de l’entreprise
• Programme en fonction du niveau de langues
• Programme en fonction du niveau de langues (Allemand, Chinois et Espagnol)
• Stage d’exécution en entreprise
Programme 2e année spatial - Cycle prépa intégrée
Dès en 2e année, les étudiants font un choix de filière. Cependant, le tronc commun aérospatial est conservé entre la filière spatiale et aéronautique.
Projets étudiants
En 2e année, les étudiants consacrent environ 80 heures aux projets. Ils réalisent un projet d’algorithmique au sein du pôle scientifique ainsi qu’un premier projet dans la filière qu’ils ont choisie : Technologie Automobile, Technologie Aéronautique ou Technologie des Transports Guidés. En aéronautique, les étudiants réalisent par exemple des projets bibliographiques autour de l’environnement aéronautique (organisation mondiale, institutions aéronautiques,…), l’aviation civile, l’aviation militaire, les hélicoptères et l’Espace. Chaque sujet de projet est original et renouvelé chaque année. Un mini-projet leur est également proposé au sein du pôle sciences humaines et culture de l’ingénieur.
• Fonctions de plusieurs variables
• Analyse vectorielle
• Séries entières et séries de Fourier
• Transformées de Laplace et Transformées de Fourier
• Coniques
• Calculs des probabilités
• Variables aléatoires réelles
• Lois usuelles discrètes et continues
• Théorème central limite et approximations
• Introduction à la conception et programmation objet
• Projet en langage C++
• Excel avancé
- Rappels de cinématique et de statique, notions de dynamique et d’énergétique,
- mise en équation de problèmes mécaniques.
- Travaux pratiques : moments d’inertie et théorème de Huyghens.
• Chaînes de côtes
• Analyse spécifications
• CAO (SOLIDWORKS)
• Traction / compression / torsion / flexion
• Contraintes et déformations
• Lois de comportement
• Analyse et dimensionnement des poutres
• Propriétés physiques et mécaniques
• Différents types de matériaux
• Cristallographie
• Modélisation des systèmes (mise en équation et fonctions de transfert)
• Boucle élémentaire de commande
• Etude fréquentielle des systèmes
• Application sous Matlab
• Signaux périodiques
• Approche fonctionnelle (amplificateurs et filtres)
• Réponses fréquentielles
• Aspects fonctionnels des convertisseurs
• Redresseurs, transformateurs et machines à courant continu
• Étude des caractéristiques d’une combustion
• Enthalpie libre
• Oxydoréduction
• Piles simples, alcalines et à combustibles
• Cinématique des fluides
• Dynamique des fluides parfaits et visqueux
• Pertes de charges
• Champs électrostatique et magnétostatique
• Deuxième principe
• Changement d’état
• Application aux machines thermiques
- Machines à courant continu et leurs régimes de fonctionnement
- Introduction à l’électronique de puissance et ses applications,
- Redressement non commandé
monophasé et triphasé - Stockage de l’énergie électrique par batteries : caractérisation, dimensionnement et modélisation
• Équations de Maxwell
• Applications aux ondes acoustiques et aux ondes
électromagnétiques dans le vide
- Fonctionnement général des aéronefs
- Phénomène de sustentation
- Introduction à l’aviation civile et militaire
- Marché aéronautique et perspectives
- Généralités sur l’accès à l’espace (lanceurs et satellites)
- Projet aéronautique et spatial
- Atelier OGRE (serious game sur les Ordres de Grandeur des Énergies)
- Technologies de l’énergie et énergies bas carbone
- Ressources, énergie
- consommation et déchets / Revue des énergies fossiles, du nucléaire et des énergies renouvelables (solaire, éolien, géothermie, hydroélectricité, biomasse, eau, etc.)
- Approvisionnement, stockage et chaîne de valeur
• Connaissance de soi
• Communication
• Histoire du management
• Devenir ingénieur
• Engagement dans la vie de l’école
• Santé et sécurité au travail
• Connaissance des métiers des transports
• Evaluation stage en entreprise de 1ère année
• Introduction aux enjeux, métiers et méthodologies
• Programme en fonction du niveau de langues
• Programme en fonction du niveau de langues (Allemand, Chinois et Espagnol)
Stage d’exécution en entreprise :
- Évaluation en 1A au S1
- Atelier d’insertion professionnelle – soft skills et recherche de stage au S2
Programme 3e année spatial - Cycle ingénieur
La troisième année marque le début du cycle ingénieur. Le choix de la filière doit être confirmé par l’étudiant. Le tronc commun aérospatial se poursuit.
Projets étudiants
En 3e année, le temps consacré aux projets atteint 150 heures. Les étudiants réalisent trois grands projets dans l’année. Les deux premiers s’intègrent au pôle culture de l’ingénieur et portent sur les processus d’ingénierie appliquée et la sûreté de fonctionnement. Le troisième est proposé dans le cadre de la filière choisie par l’étudiant : architecture et performances automobile, architecture et performances aéronautique ou architecture des transports guidés. Par exemple, dans le cadre des projets de la filière Spatiale…
• Isostatisme d’un mécanisme, analyse, détermination et incidence fonctionnelles
• Théorie du contact entre solides
• Dimensionnement des éléments de guidage, d’assemblage et de transmissions de puissance
• Introduction à la fatigue
• Introduction aux différents modes de transferts thermiques
• Conduction (équation de la chaleur, régimes stationnaire et variable)
• Convection
• Rayonnement
- Approche micro-macro
- Critères de choix matériaux
• Conception, dimensionnement et maquettage (CATIA)
• Modélisation 3D (CATIA)
• Energétique des systèmes
• Puissances virtuelles et équations de Lagrange
• Analyse vibratoire
• Dynamiques des fluides
• Analyse dimensionnelle et similitude
• Etude de la couche limite (laminaire et turbulent)
- Thermique
- Dimensionnement des liaisons mécaniques
- Mécanique des systèmes
- Thermodynamique appliquée aux moteurs thermiques
- Dualité temporelle fréquentielle
- Stabilité
- Correcteurs PID
• Présentation d’UML
• Diagrammes statiques et dynamiques d’UML
• Développement d’une application
- Présentation d’UML
- Diagrammes statiques et dynamiques d’UML
- Développement
d’une application
• Electronique de puissance
• Conversion électromécanique (bilan d’énergie)
• Structure et principe des machines électriques (synchrone et asynchrone)
• Applications aux moteurs électriques et convertisseurs
• Analyse des signaux périodiques
• Energie et puissance des signaux
• Conversion analogique numérique
• Introduction au filtrage numérique
- Systèmes linéaires
- Interpolation, approximation et intégration
- Equations différentielles ordinaires (méthodes explicite et implicite)
- Equations aux dérivées partielles (différences finies)
- Introduction au management de projet
- Initiation à la recherche Innovation et création d’entreprise
- Projet associatif
- Projet industriel
• Introduction à la turbulence
• Introduction à la CFD
- Introduction aux phénomènes aérodynamiques
• Inférence Statistique
• Maîtrise Statistique des Processus
• Expérimentique
Architecture satellite Mécanique et thermique / Architecture satellite électrique
Architecture informatique / Projet méthode PASO
Outil avant-projet / Prototypage satellite IDM / Prototypage mission VTS /
Droit spatial / Structure d’un projet spatial
Mission et architecture lanceurs / Phases transitoires / Technologies
pyrotechniques / Trajectoires lanceurs
Phénomènes de rentrée atmosphérique, écoulements subsoniques à
hypersoniques, forces et moments aérodynamiques, calculs d’écoulements
dans les tuyères, théorie du choc
Introduction aux systèmes complexes, ingénierie basée sur les modèles – MBSE, opti
misation multidisciplinaire – MDO, application à un cas de navire à propulsion hybride
- Analyse de Cycle de Vie
- Politiques et stratégies de transition énergétique
- nouvelles technologies de propulsion
- carburants alternatifs
- électrification et hybridatio
- analyse des impacts environnementaux et économiques
- Cycle de conférences pour un futur durable et responsable
• Dynamique de groupe
• Engagement dans la vie de l’école
• Découverte de l’entreprise et visites d’entreprise
• Formalisation du projet professionnel et technique de recherche de stage
• Evaluation stage en entreprise de 2ème année
• Programme en fonction du niveau de langues
• Programme en fonction du niveau de langues (Allemand, Chinois et Espagnol)
- Evalaution stage 2A (soutenance, rapport)
Programme 4e année spatial - Cycle ingénieur
En 4e année, la filière aérospatiale de sépare en 2 filières distinctes : aéronautique et spatiale.
• Formulation variationnelle et maillage
• Approche énergétique et discrétisation de structure
• Les différentes familles d’éléments finis en calcul de structure
• Calcul des matrices élémentaires, assemblage et calcul de la solution d’un problème de statique
• Hypothèses générales de la mécanique des milieux continus
• Lois de comportement élastiques, viscoélastiques et thermoélastiques
• Introduction à l’endommagement, la rupture et la fatigue
• Méthodes de résolution de problèmes élastiques
• Introduction aux phénomènes vibratoires et acoustiques
• Analyse modale théorique et expérimentale
• Acoustique linéaire, modes acoustique et impédance acoustique
• Bilan masse et énergie en systèmes ouverts
• Conversion d’énergie thermochimique en énergie calorifique
• Conversion d’énergie thermochimique en énergie mécanique / électrique
Mécanique vibratoire / Analyse dynamique / Conversion d’énergie Prototypage rapide /
Informatique des systèmes multitâches
Commande des systèmes échantillonnés / Introduction aux systèmes séquentiels Prototypage temps réel / Concepts de base d’une architecture logicielle / Ordonnancement des tâches
Synchronisation et communication inter-tâches
- Couplage de modèles mécaniques, électriques, thermiques et hydrauliques
- Outils de modélisation multi-physique
Bases et concepts fondamentaux du machine learning, reconnaissance de formes et méthodes
probabilistes, apprentissage profond et réseaux de neurones, mise en pratique avec TensorFlow,
approfondissements via articles et études de cas du blog Towards Data Science
- Modèle inverse
- Modélisation de commande des machines asynchrone et synchrone
• Couplage de modèles mécaniques, électriques, thermiques et hydrauliques
• Outils de modélisation multi-physique
- Prototypage rapide
- conversion d’énergie
• Introduction à la qualité
• Graphique de contrôle et modèle de processus
• Certification et relation client
- Conception des architectures des systèmes hydrauliques
- Modélisation des pertes de charges
- Dimensionnement en puissance
- Introduction aux réseaux et composants
- Introduction à l’organisation de l’entreprise industrielle et son environnement
- Planification de production (concept de flux, gestion des stocks, calcul des besoins)
- Introduction au lean
management
- Introduction au management de projet
- Initiation à la recherche
- Innovation et création d’entreprise
- Projet associatif
- Projet industriel
- Principes de bases de fiabilité
- Méthodes et outils pour l’analyse des systèmes complexes (arbres de défaillances, AMDEC…)
- Application à un projet
Principes généraux sur les structures lanceurs, la prise en compte de la dynamique et les inter
faces entre le système et les et les ensembles propulsifs étages
• Interfaces système et étage
• Propulsion solide aspect propergols et sous- systèmes
• Propulsions liquides stockable et cryogénique
• Aspect sous-systèmes (turbo-pompes, générateur de gaz…)
Principes généraux et applications pratiques
Eco-conception et « sustainable design »
Présentation des systèmes de stabilisation-pointage, propulsion, localisation et navigation des
satellites
Conception de mission spatiale sur GMAT; mécanique spatiale avec résonnances sur Python et Celestlab – Payload performance
MBSE – MDO : Model-Based Systems Engineering / Multidimensional Optimization / Gestion de projet Agile
• Introduction
• Pilotage simulation logiciel
• Guidage et navigation
• Système électrique
AIT/AIV/Essais, Spatialisation équipements
Aspects aérodynamiques, GNC désorbitation et rentrée – exemple des avions suborbitaux
ISS – Débris spatiaux Environnement radiatif, changeant et risques véhicules associés – TUG
Introduction Défense et Espace – Missiles tactiques
Suivi de conférences et d’ateliers au séminaire Espace ou à d’autres cours électifs du Groupe
ISAE
- Fondements de l’IA et des datas sciences : de la théorie à la pratique, Cloud IoT, connectivité, sécurité
- Smart City : Urbanisme, infrastructure et mobilités durables
Mobilités durables (du futur) - Multimodalité ou Intermodalité & reports modaux
- Nouveaux systèmes de mobilités
- nouveaux usages et transition sociétal, usager/UX
• Serious game
• Formalisation du projet professionnel
• Simulation d’entretiens d’embauche
• Prise de parole en public : se présenter efficacement
• Communication digitale
• Organiser ou participer à une réunion
• Cybersécurité dans l’entreprise
• Management d’équipe
• Responsabilité sociétale de l’entreprise
• Engagement dans la vie de l’école
- The Crisis Cell
- Speak Show Succeed
- The Best of Both Worlds
- Atelier insertion professionnelle – techniques de réseautage
- Recherche de stage 4A
Programme 5e année spatial - Cycle ingénieur
Projets Étudiants
La 5e année consacre une part importante du semestre passé à l’ESTACA au projet de filière. Chaque étudiant passe plus de 250 heures sur un projet dans la spécialisation qu’il a choisie parmi toutes celles proposées. Ce projet est une réelle préparation à son entrée dans le monde de l’entreprise avant son stage de fin d’études.
Pôle ingénierie des transports
À noter que 2 spécialisations transverses sont proposées en plus de celle-ci : Eco mobilité et Ingénierie de conception en mode projet.
Spécialisation Spatiale 5e année
Tronc commun : maîtrise des problématiques de rentrée atmosphérique, de trajectoires
complexes et d’exploitation des données spatiales.
Au choix
- Majeure 1 – Advanced Satellites : conception et opérations des sous-systèmes
spécifiques des satellites, GNC (Guidance, Navigation & Control), gestion des risques,
propulsion future, New Space, exploration et services en orbite - Majeure 2 – Advanced Launchers : conception des lanceurs et de leur propulsion (
solide, liquide, N2), dimensionnement, GNC avancé, nouveaux concepts de lanceurs
(Launcher 4.0), sauvegarde et Space Defending Force.
Mineures (au choix) : sciences planétaires et exploration, vols habités et robotique,
ou défense – espace et données.
Approche intégrée : association de compétences systèmes, ingénierie de propulsion et services orbitaux pour préparer les défis du spatial futur.
• Rapport et soutenance
