Dune question scientifique un projet spatial les acteurs

D’une question scientifique à un projet (spatial): les acteurs et les étapes J. -C. Vial Institut d’Astrophysique Spatiale Orsay I. Proposition de recherche spatiale : genèse, contextes, « opportunités » , agences II. La (ou les) structure(s) de la proposition III. La vie de la proposition : l’évaluation IV. La vie du projet 1 V. Quelques méditations Goutelas-2006 JCV

I. Une proposition de recherche spatiale : en réponse à qui et à quoi ? Réponse à qui : les agences spatiales (CNES, ESA, NASA, autres : Chine, Russie, …) Réponse à quoi : • Appel à Idées : par exemple appel “Cosmic Vision “ ESA • Appel à proposition d’expérience: AO ou Announcement of Opportunities • Cet AO peut être précédé par une demande “d’intention” sous forme de Lettre d’Intention (Lo. I) Goutelas-2006 JCV 2

Les « opportunités » : elles dépendent de la politique des agences spatiales ! ESA/ASE : le plan dit « Horizons 2000+ » va jusqu’à environ 2015 Au-delà : Cosmic Vision 2015 -2025 => Appel à Idées en 2004 => Mais A. O. repoussé à plus tard Goutelas-2006 JCV 3

Programmation ESA Goutelas-2006 JCV 4

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Les « opportunités » : elles dépendent de la politique des agences spatiales ! ESA/ASE : le plan dit « Horizons 2000+ » va jusqu’à environ 2015 Au-delà : Cosmic Vision 2015 -2025 => Appel à Idées en 2004 => Mais A. O. repoussé CNES : Colloque de prospective , juillet 2004, précédé d’un Appel à Idées (avril 2004) … Conférence de presse du Président, 3 avril 2006 Goutelas-2006 JCV 6

C. N. E. S. Participation au programme obligatoire ESA, y compris la Science: 685 Meuros Programme national et multilatéral : dont une centaine pour la science 700 Meuros Priorités Science : programme ESA programme national : Microsatellites, Minisatellites (COROT), Vols en formation coopérations bilatérales : NASA et autres Goutelas-2006 JCV 7

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NASA Pourquoi ? Longue tradition de coopération/collaboration Missions NASA plus nombreuses (Budget Science = 5 * Budget Science ESA ? ) Une mission NASA est pour les extérieurs une « mission d’opportunité « : on peut ainsi apporter -à condition d’être sélectionné(e)- sa contribution instrumentale (morceau d’instrument, instrument tout entier) ou d’analyse/interprétation des données : Pas de budget mission (lanceur, plate-forme, stations, opérations, …) et malgré tout accès aux données ! : -) Mais risque de perte d’expertise technique … : -( Goutelas-2006 JCV 10

Russie Pourquoi ? Longue tradition de coopération/collaboration (accord franco-soviétique signé par Cd. G il y a 40 ans) Lanceurs divers et variés Mais agences (CNES, ESA) aujourd’hui réservées sur cette coopération. Chine et Inde Coopération en plein essor. Goutelas-2006 JCV 11

II. La proposition 1. Appel à Idées : De l’expression d’un besoin scientifique à l’ébauche d’un projet d’instrumentation et/ou de mission a/ exemple CNES Goutelas-2006 JCV 12

APPEL A IDEES DE RECHERCHE SCIENTIFIQUE SPATIALE RENSEIGNEMENTS GENERAUX : Intitulé du projet : Responsable scientifique : Nom, Prénom : Téléphone : Télécopie : e-mail : Adresse : Date : Signature : Nom du Laboratoire ou de l’Organisme : Forme juridique : Date : Visa du Directeur de Laboratoire ou d'Organisme : Goutelas-2006 JCV 13

CO-proposants : Nom, Prénom : Téléphone : Télécopie : e-mail : Adresse : Date : Signature : Nom du Laboratoire ou de l’Organisme : Forme juridique : Date : Laboratoire ou d'Organisme : Goutelas-2006 JCV Visa du Directeur de 14

OBJECTIFS SCIENTIFIQUES (SUR UNE PAGE) SITUATION ACTUELLE DU THEME DE RECHERCHE (SUR UNE PAGE) Replacer le projet dans le contexte national et international DESCRIPTION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL (2 PAGES MAXIMUM) Décrire le dispositif expérimental et le scénario de mission envisagé Exigences charge utile : - ressources : volume / masse / puissance autres exigences éventuelles : contrôle thermique, propreté particulaire /électromagnétique, traitement bord, flux de données, . . . Exigences mission : - type(s) d'orbite - durée de la mission Goutelas-2006 JCV 15

Exigences système : positionnement relatif des satellites : performance visée et précision de mesure souhaitée pointage relatif des satellites : performance visée et précision de mesure souhaitée pointage des satellites sur cible (par exemple sur une étoile. . . ) : performance visée et précision de mesure souhaitée éventuellement opérations et segment sol CALENDRIER DU PROJET (1/2 PAGE) COLLABORATIONS ENVISAGÉES (1/2 PAGE) ELEMENTS de COUT (sur une page) Goutelas-2006 JCV 16

b/ exemple ESA Proposition en réponse à un Call for Ideas auprès de l’ESA : réponses individuelles, équipes, labos, consortium Lo. I * : consortium Solar. OrbiterEUIProposalEUI-Lo. I-20060915. pdf Goutelas-2006 JCV 17

2. Réponse à AO : consortium a/ Proposition d’expérience auprès du C. N. E. S. Un exemple *. . PROTUCNESadhoc 2006IAS Noter : budget (échéancier annuel), personnels, … Ne pas oublier que l’A. O. résulte des inputs de l’Appel à Idées mis dans un cadre de réalisation possible (orbite, plate-forme, …) : • Répondre aux exigences scientifiques • Compatibilité avec les systèmes proposés (orbite, plateforme, . . ) Goutelas-2006 JCV 18

b/ Proposition d’expérience auprès de l’ ESA Réponse à AO : consortium Ne pas oublier que l’A. O. résulte des inputs de l’Appel à Idées mis dans un cadre de réalisation possible (orbite, plate-forme, …) : Répondre aux exigences scientifiques : matrice de traçabilité Compatibilité avec les systèmes proposés (orbite, plateforme, . . ) Une réponse à AO ESA s’accompagne d’une proposition auprès du CNES Goutelas-2006 JCV 19

III. L’évaluation (1) • C. N. E. S. : Groupes Thématiques -> Comité d'évaluation de la recherche et de l'exploration ( spatiale CERES) -> (Evaluation interne au CNES : Atouts/Attraits) -> Comité des Programmes Scientifiques (CPS) -> sélection Exécutif du CNES Goutelas-2006 JCV 20

Les Comités Consultatifs CPS C. Césarsky G. Debouzy CERES M. Blanc R. Bonneville TOSCA Sc Vie et Matière P. Ultre-Guérard Planeto SHM Astro P. Louarn Chassefière Hameury F. Rocard JL Counil JY Prado Exobio M. Viso Physique fondamentale Reynaud S. Léon Goutelas-2006 JCV Terre Océans Surfaces continentales Atmosphère 21

Procédure d'élaboration du PAP: Plan d'Avant-Projets Goutelas-2006 JCV 22

La méthode Atouts/Attraits Réf: Annexe 2 du Contrat pluri-annuel Etat-CNES 2005 -2010 (courtesy J. -Y. Prado) • Outil d'aide à la décision stratégique (cabinet Mac Kinsey) • Atouts du CNES: avantage pour l'activité considérée de l'implication du CNES/ d'autres schémas d'organisation où il n'apparaîtrait pas • Attraits: intérêt de l'activité du point de vue des partenaires du CNES tutelles, clients (scientifiques, utilisateurs), agences, industrie • 4 critères pour chaque • Les résultats ne préjugent pas d'une décision: - avis du CPS - équilibre inter-thématiques - poids financier et niveau d'engagement - conséquences internes et externes - coût d'arrêt -. . . Goutelas-2006 JCV 23

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Procédure d'élaboration du PAP: Plan d'Avant-Projets Goutelas-2006 JCV 27

III. L’évaluation (2) • C. N. E. S. : Groupes Thématiques -> Comité d'évaluation de la recherche et de l'exploration spatiale (CERES) -> (Evaluation interne au CNES : Atouts/Attraits) -> Comité des Programmes Scientifiques (CPS) -> CA du CNES • ESA : Groupes thématiques (AWG, SSWG, FAWG) -> Science Advisory Committee (SSAC) -> Science Program Committee (SPC) -> Exécutif ESA Goutelas-2006 JCV 28

ESA AWG (Astronomy Working Group) (2006) Expertise Dr. Catherine TURON – Chair Dr. Didier BARRET Dr. Angela BAZZANO Prof. Hans BÖHRINGER Dr. Pedro G. FERREIRA Prof. Steen HANNESTAD Prof. Dr. Simon LILLY Prof. Jésus MARTIN-PINTADO Dr. Giuseppina MICELA Prof. Dr. Andreas QUIRRENBACH Dr. Gregor RAUW Prof. Dr. Peter SCHNEIDER Dr. Merja TORNIKOSKI Prof. Rens WATERS Prof. Diana M. WORRALL Prof. Dr. Werner W. ZEILINGER Goutelas-2006 JCV 29

ESA SSWG (Solar System Working Group) (2006) Expertise Prof. Nicolas THOMAS (Chair) Dr. Maria Antonietta BARUCCI Dr. David BERGHMANS Dr. David CATLING Prof. Dr. Ulrich CHRISTENSEN Prof. Ioannis A. DAGLIS Dr. François FORGET Prof. Viggo H. HANSTEEN Dr. Esa KALLIO Dr. Helmut LAMMER Dr. Lucia MARINANGELI Dr. Stefano ORSINI Dr. Christopher J. OWEN Prof. Agustin SANCHEZ-LAVEGA Prof. Dr. Robert WIMMER-SCHWEINGRUBER SSWG = Planétes + Soleil-Héliosphère-Magnétosphère du CNES Goutelas-2006 JCV 30

ESA FPAG (Fundamental Physics Advisory Group) Expertise Prof. Dr. Bernard F. SCHUTZ (Chair) Prof. Pierre BINETRUY Prof. Luc BLANCHET Prof. Dr. Rainer BLATT Prof. Massimo INGUSCIO Prof. Gerhard HEINZEL Prof. Dr. Gerd LEUCHS Prof. J. Alberto LOBO Dr. Diana N. A. SHAUL Prof. Alan A. WATSON Goutelas-2006 JCV 31

ESA SSAC (Science Advisory Committee) (2005) Prof. Giovanni F. BIGNAMI (chair) Prof. Ester ANTONUCCI Prof. Wolfgang BAUMJOHANN Prof. Bernard F. SCHUTZ* Prof. Tilman SPOHN Prof. Nicolas THOMAS* Dr. Catherine TURON* Dr. Gillian WRIGHT Prof. P. T. de Zeeuw + quelques « ex-officio » (chairperson du SPC) Goutelas-2006 JCV 32

ESA SPC (Science Programme Committee) President Dr. Geneviève Debouzy Deputy Director, Direction for Strategy and Programmes CNES Vice-President Prof. K. F. Wakker SRON, Space Research Laboratory …. FRANCE Dr. R. Bonneville DPI/SC CNES Mr. Donato Giorgi CNES M. Lionel Suchet Sciences de l'Univers DCT/PO/SC Mr. Denis Moura CNES Toulouse Dr. François Spiero DP/AE CNES Goutelas-2006 JCV … 33

Quelques conditions du succès Sélection scientifique (voir plus haut) + Niveau de ressources suffisant de l’ESA Niveau de ressources suffisant de l’Agence Nationale (CNES) Plafonds de coûts à ne pas dépasser Compromis « descoping » % objectifs scientifiques (Descoping = acceptation de performances moindres) Goutelas-2006 JCV 34

IV. La vie d’un projet « Projet = cycle Conception / Définition / Réalisation / Intégration / Validation / Qualification / Exploitation d’une instrumentation ou d’une expérience spécifique dont le résultat sera nommé produit. “ (CNES, Guide Normatif Simplifié, Novembre 2005) La validation inclut une phase cruciale du projet : les étalonnages (propriétés d’un imageur, photométrie, …). Goutelas-2006 JCV 35

Groupe Projet (CNES) Le Chef de Projet Responsabilité globale de l’aboutissement du projet L’ingénieur Système Responsable de la tenue de la performance globale du système (bord-sol) Responsable Assurance Produit et son équipe Sûreté de Fonctionnement, Composants, Qualité matériaux, Procédés, Qualité Logiciel, Qualité Intégration Gestionnaire de Projet Gestion des plannings, de la documentation, de la configuration, … Responsable « charge utile » Il a en charge tous les instruments d’un même projet. Une équipe technique Architectes électrique et informatique, mécanique et thermique, performances, intégration et essais, … Le responsable segment sol Responsable de l’architecture du segment sol. Goutelas-2006 JCV 36

Groupe Projet (Laboratoire) : une équipe intégrée (1) PI ou Principal Investigator, (ou Co. I selon les cas) Responsabilité scientifique du projet vis-à-vis du client-satellite et du Groupe Mission. PS ou Project Scientist, il dépend du PI. Interlocuteur de l’équipe technique et garant des performances instrumentales vis-à-vis des spécifications mission : il fournit à l’équipe technique le cahier des charges et valide les performances obtenues. Chef de Projet Ingénieur Système Responsable Assurance Produit et son équipe (tâche souvent externalisée) Gestionnaire de Projet (assistant(e) de projet + Chef de projet) Goutelas-2006 JCV 37

Groupe Projet (Laboratoire) : une équipe intégrée (2) Equipe technique architectes électrique et informatique, mécanique et thermique, performances, intégration et essais, … Responsable segment sol Responsable de l’architecture du segment sol Equipe Scientifique ou Groupe Mission: Co. Is, Associated scientists, . . Responsable des specs de mission et de la préparation des données Support logistique : secrétariat, comptabilité, … Goutelas-2006 JCV 38

Les étapes principales : de la définition aux opérations Goutelas-2006 JCV 39

PHASE LIBELLE REVUE DE FIN DE PHASE Phase 0 (Assessment) Analyse de mission / identification des besoins Revue de Définition de Mission : RDM (MDR) Phase A Faisabilité Revue des Exigences Préliminaires : REP (PRR) Phase B Définition préliminaire Revue des Exigences système : RES Revue de Définition Préliminaire : RDP Phase C Définition détaillée Revue Critique de Définition détaillée : RCD Phase D Production/ qualification au sol Revue de Qualification : RQ Revue d’Acceptation : RA Revue d’Aptitude au Vol : RAV Phase E Utilisation Exploitation Revue d’Aptitude Opérationnelle : RAO Revue d’Aptitude au Vol : RAV REVue d’EXploitation : REVEX phase F Retrait de service Fin de vie Revue de retrait de service Goutelas-2006 JCV 40

Phase 0 : Identification des besoins / Analyse de mission Objectifs Identifier les besoins et les exprimer Évaluer l’environnement et les contraintes Recher les concepts possibles Mener une évaluation préliminaire des éléments de gestion du projet (organisation, coûts, délais) Revue de fin de phase 0 La Revue de Définition de Mission (RDM) permet d’évaluer les résultats des travaux d’analyse des besoins/mission afin de décider des orientations du projet. Documentation soumise à revue Dossier scientifique *LYOT-INST 001 -SP-1002 -IAS_1 -0_Science - Management : dossier projet CDCF : cahier des charges fonctionnel * LYOT-INST 211 -FR-1019 - Ingénierie : Profils de mission, contraintes opérationnelles, concepts possibles Goutelas-2006 JCV - Assurance Produit : liste des aspects critiques 41

Phase A : Faisabilité Objectifs Affiner et valider le besoin - émettre la STB Évaluer les concepts possibles et les solutions envisagées Décider des orientations du projet Revue de fin de phase A À la fin de la phase A, la Revue des Exigences Préliminaires (REP) conduit à la sélection d’une solution. Cette revue évalue la faisabilité de l’instrument vis-à-vis du besoin fonctionnel exprimé dans le CDCF, conduit à la sélection d’un concept parmi les solutions proposées (trade-off) et identifie les risques du concept retenu. Elle valide le passage en phase B. Documentation soumise à revue Management : organigramme des tâches, MOU (coopération), plan de développement, arborescence-produit, gestion doc, … Ingénierie : CDCF : cahier des charges fonctionnel (qui a évolué) STB : spécifications techniques de besoins *LYOT_STB_060321_ Goutelas-2006 JCV 42 Assurance Produit : Plan

Phase B : Définition préliminaire Objectifs Confirmer la faisabilité (étude industrielle) Établir une définition préliminaire Revue de fin de phase B En fin de phase B, la Revue de Définition Préliminaire (RDP) aboutit à une définition de référence du produit répondant aux exigences de la STB. Cette revue entérine la faisabilité technique et calendaire de l’instrument. Elle s’assure que les risques identifiés sont connus et maîtrisés, et vérifie que le produit répond à la STB. Elle valide le passage en phase C et fige la STB. Documentation soumise à revue Plan de développement, gestion de configuration, . . STB, matrice de conformité aux spécifications, … PAP, …. Goutelas-2006 JCV 43

Phase C : Définition détaillée Objectifs Obtenir une définition détaillée Revue de fin de phase C En fin de phase C, la Revue Critique de Définition (RCD) autorise la fabrication du MQ ou du MV selon les cas. Elle vérifie que tous les risques sont maîtrisés et fige le Dossier de Définition. Elle aboutit à une définition de référence du produit répondant aux exigences de la STB. Documentation soumise à revue Plan de développement STB, matrice de conformité aux specs, Dossier de Définition (DD), etc … Goutelas-2006 JCV 44

Matrice de conformité aux spécifications Référence de l’exigence de la STB Libellé Conformité Commentaires O/N/P [1] O : Oui ; N : Non ; P : Partiel Goutelas-2006 JCV 45

Phase D : Production / Qualification au sol Objectifs Réaliser les produits Obtenir la qualification des produits Autoriser la production récurrente, le cas échéant Confirmer et qualifier les méthodes Revues de fin de phase D Cette revue appelée de qualification se tient généralement à l’issue des essais d’acceptation du modèle de vol et avant la livraison au client-satellite. Cette phase regroupe deux revues : Revue d’Acceptation (RA), Revue de Qualification (RQ). Elles vérifient : la conformité technique des constituants aux exigences , la conformité du produit à la configuration de référence, l’acceptation de la fourniture Documentation soumise à revue DD, … Goutelas-2006 JCV 46

IV. La vie d’un projet « Projet = cycle Conception / Définition / Réalisation / Intégration / Validation / Qualification / Exploitation d’une instrumentation ou d’une expérience spécifique dont le résultat sera nommé produit. “ (CNES, Guide Normatif Simplifié, Novembre 2005) La validation inclut une phase cruciale du projet : les étalonnages (propriétés d’un imageur, photométrie, …). Goutelas-2006 JCV 47

Station d’étalonnage de l’I. A. S. Goutelas-2006 JCV 48

Phase E : Exploitation Objectifs Vérifier l’aptitude opérationnelle du système Autoriser le départ en campagne Faire fonctionner le produit conformément à l’utilisation prévue Revues de fin de phase E Les revues de fin de phase E ont pour objectif de s’assurer : de la qualification opérationnelle du segment sol, l’aptitude au vol de l’instrument, du bon fonctionnement en vol de l’instrument Documentation soumise à revue Manuels et procédures d’opérations et maintenance … Goutelas-2006 JCV 49

Pilotage Comité Directeur ou Steering Committee, structure permanente où se retrouvent le(s) PI, le Chef de Projet CNES, des représentants de la direction du CNES, de la direction du laboratoire et, éventuellement, un représentant du client satellite. Il examine régulièrement l’avancement du projet et a autorité pour décider des actions nécessaires à la résolution des problèmes techniques, financiers et calendaires lorsque ceux-ci ne peuvent être directement résolus ni par l’équipe projet CNES, ni par l’équipe projet laboratoire, ni par le Comité Scientifique (Groupe Mission). Il décide du passage à la phase suivante. Goutelas-2006 JCV 50

Vie d’un projet et d’un service associé : bureau d’études Phase 0 Phase A Phase B Phase C Phase D Goutelas-2006 JCV 51

V. Quelques méditations (1) Sur la réponse à un appel à idées : Ouvert aux communautés : chercheurs, équipes, labos, consortia objectifs scientifiques ambitieux, contexte cadre de mission (orbite, . . ) adapté (ébauche d’) instrumentation ambitieuse Partager son idée géniale avec d’autres, même moins géniaux … Goutelas-2006 JCV 52

V. Quelques méditations (2) Sur la réponse à un appel d’offre : Ouvert aux communautés groupées autour d’équipes spatiales objectifs scientifiques ambitieux, contexte cadre de mission (orbite, durée. . ) adapté, réaliste instrumentation (nature, performances, technologie, sous-systèmes) adaptée et ambitieuse traitement des données à bord (débit, compression, . . ) adapté Goutelas-2006 JCV 53

V. Quelques méditations (3) Sur la réponse à un appel d’offre : segment sol (analyse, quick-look, traitements de masse, archivage, ) … optimisé % larges besoins observations « sol » complémentaires management : organisation scientifique, plan de développement (nombre de modèles, . . ), planning (points-clés, …), ressources humaines, budget Réponse collective obligatoire Attention aux trop gros consortia Penser que certains partenaires peuvent faire défaut … Ne sous-estimer ni les moyens humains ni les budgets ! Goutelas-2006 JCV 54

Qu’est-ce qu’on produit ? Modèles « hardware » Modèle Structurel (SM) Modèle électrique (EM) Modèle de qualification (QM) Modèle de Vol (FM) Modèle de Rechange (FS) Qu’est-ce qu’on vérifie ? Tests : Fonctionnel Mécanique Vide thermique Interface avec segment sol Compatibilité électromagnétique Goutelas-2006 JCV 55

V. Quelques méditations (4) Les conditions du succès : une ambition scientifique une R&D préalable forte un savoir-faire (l’héritage) …. PI or not PI ? Pros : in fine le PI est souverain, vue d’ensemble, visibilité, moyens, … Cons : un souci permanent, gestion des crises, … Goutelas-2006 JCV 56

Nécessité de laboratoires « forts » : Des moyens lourds Des moyens humains : la maîtrise d’œuvre d’un instrument fait appel à tous les métiers 2 activités clés : * étalonnages : comprendre l’instrument * centre de données : fabriquer et faire partager (Observatoire Virtuel) les « produits » scientifiques Goutelas-2006 JCV 57

Et tout au long du projet, quel que soit le rôle qu’on y joue : patience, persévérance, réalisme et fermeté, esprit d’ouverture, esprit d’équipe, … Bonne chance ! Goutelas-2006 JCV 58