Le contexte général des travaux de recherche de cette thèse concerne les problématiques liées à l’optimisation glob-ale liée à la conception des futurs satellites d’observation terrestre et de missions scientifiques, nécessitantune très haute stabilité en pointage (capacité du satellite à garder son point de visée). Plus particulièrement,les travaux concernent le contrôle actif des modes micro-vibratoires.Dans une mission satellitaire d’observation terrestre, la qualité des images dépend bien évidemmentdes instruments de mesure optique (diamètre du miroir, aberrations optiques et qualité du polissage)mais également des performances de la stabilité de la ligne de visée du satellite qui peut s’avérer dégradéepour cause de micro-vibrations. La présence de ces micro-vibrations est liée aux divers éléments tournantdu satellite tels que les mécanismes de rotation des panneaux solaires ou de contrôle d’orientation dusatellite (on parle de contrôle d’attitude réalisé au moyen de roues inertielles).Le contrôle des micro-vibrations représentent ainsi un défit technologique, conduisant l’ESA et les ac-teurs industriels du monde spatial, a considéré cette problématique comme hautement prioritaire pour ledéveloppement des satellites d’observation terrestre nouvelle génération.Il existe à l’heure actuelle deux principes fondamentaux de contrôle des micro-vibrations :• le contrôle dit passif: la stratégie consiste à introduire des dispositions constructives et des matériauxparticuliers permettant de minimiser la transmission des vibrations à l’environnement.• le contrôle dit actif : le concept de contrôle actif des vibrations est tout autre : l’idée est cette fois-ci,de bloquer la micro-vibration en exerçant une vibration antagoniste créée artificiellement avec despropriétés en opposition, à tout instant, relativement à la vibration indésirable, pour rendre nulleleur somme.L’industrie spatiale aborde cette problématique en plaçant des isolateurs en élastomère au voisinage dechaque source de micro-vibrations. Cette solution, qui a fait ses preuves puisqu’elle équipe actuelle-ment nombre de satellites en orbite, permet de rejeter nombre de micro-vibrations. Malheureusement,la demande de plus en plus importante de grande stabilité de la ligne de visée pour les futures missionsd’observation terrestres telles que les missions GAIA rend l’approche passive insuffisante.L’ESA et Airbus Defence and Space, ont donc collaborer conjointement avec l’équipe ARIA au travers decette thèse, dans des travaux de recherche dans le domaine du contrôle actif pour palier ces problèmes.L’objectif visé est de coupler les approches passives et actives afin de rejeter à la fois les micro-vibrations enhautes fréquences (approche passive existant) et en basses fréquences (approche active objet des travauxde la thèse) / Next generation satellite missions will have to meet extremely challenging pointing stability requirements. Even low levels of vibration can introduce enough jitter in the optical elements to cause a significant reduction in image quality. The success of these projects is therefore constrained by the ability of on-board vibration isolation and optical control techniques to keep stable the structural elements of the spacecraft in the presence of external and internal disturbances.In this context, the research work presented in this thesis combines the expertise of the European Space Agency (ESA), the industry (Airbus Defence and Space) and the IMS laboratory (laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système) with the aim of developing new generation of robust microvibration isolation systems for future space observation missions. More precisely, the thesis presents the development of an Integrated Modeling, Control and Analysis framework in which to conduct advanced studies related to reaction wheel microvibration mitigation.The thesis builds upon the previous research conducted by Airbus Defence and Space and ESA on the use of mixed active/passive microvibration mitigation techniques and provides a complete methodology for the uncertainty modeling, robust control system design and worst-case analysis of such systems for a typical satellite observation mission. It is shown how disturbances produced by mechanical spinning devices such as reaction wheels can be significantly attenuated in order to improve the pointing stability of the spacecraft even in the presence of model uncertainty and other nonlinear phenomenon.Finally, the work introduces a new disturbance model for the multi harmonic perturbation spectrum produced by spinning reaction wheels that is suitable for both controller synthesis and worst-case analysis using modern robust control tools. This model is exploited to provide new ways of simulating the image distortions induced by such disturbances.

Dans un contexte bipolaire Est-Ouest, l’accord de coopération spatiale franco-soviétique conclu lors de la détente demande la réalisation de programmes spatiaux engageant l’action des scientifiques. Cette recherche étudie les interactions entre les politiques publiques et la capacité d’agir des organismes délégués et des réseaux scientifiques en France et en URSS entre 1966 et 1988. L’analyse vise à appréhender la capacité des acteurs à répondre aux objectifs assignés à cette politique de coopération. L’objectif diplomatique vise à « dépasser l’affrontement entre les deux blocs » lancé en 1966 sur le long terme, faisant de la coopération bilatérale un instrument de diplomatie scientifique, et l’objectif visant à matérialiser la relation sous forme de projets spatiaux automatiques et de missions de vols habités. Des réseaux de scientifiques russes et français contribuent à l’internationalisation des sciences, comme le montrent en 1986 le projet VEGA et les missions de vols habités PVH et Aragatz. La manière dont ces objectifs interfèrent avec des facteurs structurels externes met en lumière la capacité des acteurs à établir une gouvernance au moyen d’une communication innovante, formelle et informelle. Dans un contexte de relations internationales parfois tendues, la démonstration de cette aptitude renforce le champ de la diplomatie spatiale. Il s’agira de contribuer à une histoire croisée de la coopération spatiale en France et en URSS. L’ambition est de rendre compte, par l’analyse des interactions des réseaux scientifiques du spatial avec le politique et dans le contexte des relations internationales des Etats, de leur capacité à coopérer en situation concurrentielle. Cette démarche entend contribuer à la relecture d’une séquence de la guerre froide que l’historiographie récente revisite par les circulations Est-Ouest. / In the East-West bipolar context, a Franco-Soviet space cooperation agreement demanding the implementation of space programs involving the work of scientists was concluded in 1966. This thesis examines the interactions between the public politics applied in centralised institutions between 1966 and 1988, and the capacity of delegated bodies and scientific networks in France and the USSR to act in a situation characterized by periods of retraction and détente.The analysis draws on the role of politics of cooperation having two distinct objectives: the superior and long-term political goal of "overcoming the confrontation of the two blocs" launched in 1966, for which bilateral cooperation becomes the instrument of scientific diplomacy, and the objective to materialise the relationship in the form of joint robotic space and human spaceflight projects. The way in which these objectives are influenced by external factors highlights the capability of actors to establish a system of governance through innovative formal and informal communication. In a context of sometimes tense international relations, the demonstration of this aptitude reinforces the field of a space diplomacy. This work will contribute to an intertwined history of space cooperation between France and the USSR. The ambition is to account for their ability to collaborate in a competitive situation by analysing the interactions between scientific networks in space and politics intertwined with international relations between the states.This approach aims to contribute to the re-reading of a sequence of the Cold War that recent historiography revisits through East-West circulations.

La thèse porte sur l'étude d'un système de contrôle de la pression au sein de réservoirs d’ergols cryogéniques (dihydrogène ou dioxygène) dans le cadre de missions spatiales de longue durée. Ce système de contrôle doit permettre d’éviter la perte excessive d’ergols associée à un contrôle basique de la pression consistant en l’évacuation directe d’une fraction du fluide. Le système alternatif étudié, dit de contrôle thermodynamique, repose sur la réinjection d’un spray sous-refroidi permettant d’abaisser température et pression dans un réservoir soumis à une chauffe (en pratique, le rayonnement solaire). Nous avons analysé les performances de ce système en développant en parallèle un banc d'essai adapté aux conditions du laboratoire, et un modèle théorique de type 0D, à base de bilans globaux, de l’effet du spray sous-refroidi sur les caractéristiques thermodynamiques de l’enceinte. La confrontation des mesures et des calculs a permis de valider l’outil de modélisation théorique. Les caractéristiques du système réel (ensemble des circuits d'injection et de refroidissement) ont ensuite été introduites dans le modèle théorique afin de quantifier de façon réaliste les gains offerts par le système de contrôle thermodynamique, i.e. en prenant en compte la pénalité en masse associée à ces circuits. Des solutions optimales de contrôle de la pression au sein de réservoirs d’ergols cryogéniques lors de missions spatiales de longue durée ont pu alors être proposées. / This PHD thesis deals with the study of a pressure control system inside a cryogenic propellant tank for long duration space missions. This system must be able to reduce propellant losses induced by direct venting, which is the simplest pressure control system. The alternative system which has been studied, called Thermodynamic Vent System (TVS), is based on reinjecting subcooled spray to make the pressure and temperature decrease in a heated tank. The system performance has been analysed developing simultaneously an experimental setup, adapted to laboratory environment, and a theoretical 0D-modelling of subcooled spray impact on tank's thermodynamic characteristics. Facing experimental and theoretical results has permitted to validate the 0D-modelling tool. Inputing the real system characteristics in theoretical modelling has enabled to assess the effective gains of thermodynamic vent system. Finally, optimal solutions to control pressure inside a cryogenic propellant tank for long duration space missions have been proposed.