Témoignage client

Établir de nouvelles frontières dans le domaine de l'infrarouge

Les ingénieurs de Lynred conçoivent des technologies hautes performances pour des sondes envoyées en exploration au fin fond de l'espace

En 2018, la sonde spatiale Hayabusa 2 est entrée dans l'histoire en envoyant un atterrisseur à la surface de Ryugu, un astéroïde primitif en forme de losange d'environ un kilomètre de large. La sonde a été conçue pour recueillir des données visant à permettre aux chercheurs de mieux comprendre la formation du système solaire il y a près de 4,6 milliards d'années.

Ce type de mission scientifique, impensable il y a quelques décennies, n'est aujourd'hui possible que grâce aux progrès techniques et à l'ingéniosité d'entreprises comme Lynred, le pionnier français de la technologie infrarouge, dont la large gamme de détecteurs couvre l'ensemble du spectre électromagnétique de l'infrarouge, du plus proche au plus lointain.

Lynred et sa filiale aux États-Unis, Lynred USA, sont des leaders mondiaux en matière de conception et de fabrication de technologies infrarouges haute qualité pour les secteurs de l'aérospatiale, de la défense et du commerce. Outre ses produits s'inscrivant au cœur de nombreux programmes militaires, Lynred commercialise aujourd'hui des détecteurs infrarouges entrant dans la composition d'équipements d'imagerie thermique de premier plan en Europe, en Asie et en Amérique du Nord. Par ailleurs, Lynred est désormais le principal fabricant européen de détecteurs infrarouges déployés dans l'espace.

Une technologie d'avant-garde pour percer le secret des origines de notre système solaire

À bord de l'atterrisseur d'Hayabusa, un détecteur Lynred baptisé NEPTUNE est capable de balayer la surface rocheuse de Ryugu au niveau moléculaire. « Cette carte hyperspectrale infrarouge permet aux chercheurs d'identifier la composition chimique des sédiments et, par conséquent, de comprendre l'historique de la formation de l'astéroïde », explique Augustin Cathignol, ingénieur en chef fiabilité des produits et science des données chez Lynred.

Comme de nombreuses technologies de Lynred, le détecteur NEPTUNE a été spécialement conçu pour MicrOmega, le microscope infrarouge développé par l'IAS (Institut d'astrophysique spatiale à Orsay, France) avec le soutien du CNES (Centre national d’études spatiales, l'agence spatiale française), qui est transporté par l'atterrisseur Mascot de la mission Hayabusa 2.

« Les détecteurs de Lynred sont conçus en parfaite adéquation avec la mission. C'est du sur-mesure », affirme M. Cathignol. Chaque détecteur ou caméra destiné à une mission spatiale n'est produit qu'à un seul exemplaire, ce qui implique souvent des années de prototypage et de tests pour un produit final unique. Mais les innovations de ce type ouvrent la voie à de nouvelles applications scientifiques et industrielles, et l'entreprise n'hésite pas à investir massivement dans la R&D.

Évaluer la fiabilité de la R&D à la production

Les programmes spatiaux internationaux élargissant leurs ambitions à des missions toujours plus lointaines, les ingénieurs de Lynred sont soumis à de fortes pressions pour rendre leurs détecteurs infrarouges plus petits, plus légers et plus performants. La fiabilité des produits constitue donc un enjeu primordial. « Dans notre métier, il est très important d'être présent dès les phases initiales de recherche afin de pouvoir rapidement prendre en compte la fiabilité », indique M. Cathignol, qui dirige une équipe dédiée à la fiabilité depuis le développement du premier prototype en R&D jusqu'à la sortie de production du modèle définitif.

Si le produit n'est pas fiable à une étape quelconque, certaines échéances déterminantes, voire la fenêtre de lancement étroite d'une mission, risquent de ne pas être respectées, explique M. Cathignol. « Nous sommes tenus à des objectifs de performance et devons faire en sorte que tout soit parfaitement coordonné et conçu pour satisfaire au niveau de performance fixé. » Pour fournir aux clients des preuves quantifiables de fiabilité, ajoute-t-il, des analyses statistiques complexes sont nécessaires. « C'est pourquoi, quand j'ai rejoint Lynred, j'ai été très content de voir que JMP faisait partie de l'aventure. »

JMP® Pro, de la modélisation à la visualisation

Ingénieur et physicien de formation, spécialiste des semi-conducteurs, M. Cathignol avait déjà utilisé le logiciel de découverte statistique de JMP dans ses précédentes fonctions. En arrivant chez Lynred, il a pu constater que les applications potentielles du logiciel étaient encore plus nombreuses. « Maintenant, j'utilise JMP pour divers types de modélisation linéaire, voire parfois non linéaire », précise-t-il. « Je me sers aussi des recréations avec des variables continues ou catégorielles, ainsi que de l'analyse des distributions et de techniques avancées dont certaines ne sont disponibles que dans JMP Pro. »

JMP permet à M. Cathignol et à ses collègues d'identifier rapidement en cours de test ou de production les problèmes qui ont une incidence sur le rendement, les rebuts ou les autres moyens de réaliser des économies de coût. En détectant à temps les risques potentiels, l'équipe est en mesure d’accélérer le cycle d’ingénierie tout en maîtrisant les coûts et en évitant les retards.

Dans un cas, un procédé thermique à forte valeur ajoutée montrait des signes de faible rendement dans la ligne de production, M. Cathignol et son équipe ont alors eu recours au traitement des signaux dans l'Explorateur de données fonctionnelles de JMP Pro pour optimiser ce procédé. « L'idée était de rechercher une corrélation entre la forme des signaux générés par l'équipement lui-même (appelés "fichiers journaux") », se souvient-il. « Nous avons donc utilisé l'Explorateur de données fonctionnelles et l'alignement temporel dynamique, ce qui a généré des écarts d'un signal à l'autre.Puis, grâce à des techniques de classification, nous avons pu mettre en évidence la corrélation que nous recherchions, ce qui s'est avéré très intéressant et utile. »

Compte tenu des longs cycles de R&D qu'implique une technologie hautement spécialisée (et du coût énorme de test des prototypes), les ingénieurs de Lynred disposent souvent d'un grand nombre de points de données, mais d'un échantillon de très petite taille. Et M. Cathignol confirme que cet aspect pose d'évidents problèmes statistiques. « Par rapport à l'industrie des semi-conducteurs ou de l'automobile, nous fabriquons un nombre relativement restreint de produits », admet-il. « Cela veut dire que nous travaillons sur un échantillon de petite taille et qu'il est donc bien plus difficile d'en tirer des conclusions. Nous devons souvent adapter nos méthodes pour tenir compte [de cette réalité]. »M. Cathignol indique que JMP contribue à atténuer ces inconvénients en renforçant la puissance statistique de chaque analyse.

Évaluer la durée de vie des produits dans des conditions extrêmes

Lorsqu'un produit Lynred atteint une phase plus avancée de son développement, M. Cathignol et ses collègues sont chargés de mesurer sa fiabilité dans différents environnements mécaniques et thermiques. En effet, la réussite ou l'échec de la technologie Lynred dépend souvent de ses capacités à fonctionner dans des conditions extrêmes. Pour pouvoir garantir aux clients le bon fonctionnement d'un détecteur, les ingénieurs doivent estimer la durée de vie du produit dans une multitude d'environnements, soumis par exemple à des températures cryogéniques ou au rayonnement spatial.

La société dispose de laboratoires à atmosphère contrôlée qui simulent ces conditions extrêmes pour tester la robustesse des nouveaux prototypes ou composants. Ainsi, lors du développement de son modèle NEPTUNE, Lynred devait s'assurer que le détecteur était capable de résister non seulement au voyage vers Ryugu, mais aussi aux conditions à la surface de l'astéroïde.

En matière de big data, M. Cathignol est catégorique : « Plus nous collectons de données, plus nous avons de chances d'en extraire des éléments qui apportent de la valeur et renforcent nos connaissances. Mais certaines données ne sont tout simplement pas pertinentes, et il est très difficile de faire le tri pour se focaliser uniquement sur celles qui présentent le plus d'intérêt… La visualisation peut être compliquée. C'est pour cela que j'apprécie vraiment JMP, en particulier le Constructeur de graphiques, très pratique et efficace ».

Accélérer l'innovation, faire progresser la recherche scientifique

« Nous surveillons nos concurrents afin de conserver un rythme d'innovation suffisamment soutenu pour nous permettre de rester en tête », indique M. Cathignol. « Nous faisons face à une concurrence féroce de la part d'autres entreprises qui [obtiennent de plus en plus de bonnes] performances avec leurs propres détecteurs. Nous devons donc continuer à innover, et c'est ce que nous faisons ».

Et il ajoute : « “C'est pour cela que j'adore JMP ! L'expérience utilisateur, l'ergonomie, l'esthétique de la visualisation, la rigueur mathématique et l'assistance », en soulignant que l'un des principaux avantages de JMP est l'étroite collaboration qu'il entretient avec les experts techniques. Le personnel de JMP, indique M. Cathignol, apporte une touche humaine au logiciel, permettant à son équipe de résoudre rapidement les problèmes et de travailler plus intelligemment pour stimuler l'innovation qui constitue la marque de fabrique de Lynred.

« Nous sommes très fiers des produits que nous créons », conclut M. Cathignol. Rendez-vous compte : « À un moment donné, ils voyagent dans l'univers autour d'astéroïdes, de Mars ou d'autres planètes de notre système solaire ». Ce sont les technologies de ce type qui permettront à l'humanité de franchir l'ultime frontière que constitue l'espace – immensité vierge porteuse d'opportunités et de découvertes incommensurables.