Les techniques liées au vol en formation et aux opérations de proximité de satellites autonomes font partie des technologies opérationnelles spatiales les plus marquantes et les plus ambitieuses de ces dernières années. En particulier, cela nécessite la complète maitrise des phases de rendez-vous proche et de survol par un satellite actif avec un satellite, une station ou un débris passif. Le développement de systèmes GNC (Guidage Navigation Contrôle) associés performants et sûrs repose sur la connaissance d'un modèle dynamique réalisant un bon compromis entre faible complexité et prise en compte suffisante des principales caractéristiques dynamiques et cinématiques de ce type de systèmes. La première partie de cette thèse est consacrée au développement d'une modélisation unifiée de la dynamique relative couplée entre un satellite coopératif chasseur et un satellite cible non coopérative. En effet, lorsque deux satellites sont proches l'un de l'autre, ils ne peuvent plus être traités comme des masses ponctuelles, car leur forme et leur taille affectent le mouvement relatif entre les points de masse décentralisés, conduisant à un couplage des mouvements de translation et de rotation. Ce développement est abordé de manière progressive: le mouvement de translation relatif non linéaire est décrit sous hypothèses képlériennes dans le repère orbital de la cible ainsi que le modèle linéarisé associé. Ensuite, le modèle non linéaire d'attitude relative est présenté au moyen des paramètres d'Euler-Rodrigues. Enfin, le formalisme des quaternions duaux est utilisé afin d'obtenir le modèle relatif couplé en translation et en attitude. La phase de modélisation du mouvement relatif linéaire de translation a ainsi permis de mettre en évidence certaines transformations de coordonnées conduisant à une caractérisation intéressante des trajectoires périodiques du chasseur et ainsi de proposer un premier type de loi de contrôle de guidage pour la phase d'approche et de survol. Dans l'ensemble de notre travail, nous considérons un chasseur équipé de propulseurs chimiques et l'hypothèse classique des poussées impulsionnelles. Ce type de systèmes dynamiques conciliant dynamique continue et contrôle impulsionnel se définit naturellement comme une classe particulière de systèmes dynamiques hybrides. Plusieurs lois de contrôle hybrides sont alors proposées afin de stabiliser le chasseur sur une trajectoire de référence périodique proche de la cible. Les propriétés de stabilité et de convergence de ces différentes lois sont analysées et de nombreuses simulations numériques montrent les forces et les faiblesses de chaque contrôleur en termes d'indices de performance comme le temps de convergence, la consommation ainsi que des contraintes de sécurité. Dans un second temps, des contraintes opérationnelles supplémentaires (contraintes de visibilité par exemple) sont prises en considération en imposant une direction d'approche rectiligne (glideslope) au chasseur. Cette trajectoire impose au satellite chasseur de suivre une droite dans n'importe quelle direction du repère local reliant l'emplacement courant du chasseur à sa destination finale. Sous l'hypothèse de propulsion impulsionnelle, les résultats existant dans la littérature pour ce type d'approche ont été généralisés aux orbites elliptiques en identifiant une nouvelle formulation du problème comprenant des degrés de liberté utiles qui permettent de minimiser la consommation de carburant tout en contrôlant l'excursion de la trajectoire libre en dehors de la droite de glideslope en la confinant dans un couloir d'approche défini par l'utilisateur. La synthèse des lois de guidage ainsi obtenues repose sur la résolution de problèmes d'optimisation SDP dans le cas général ou linéaire pour les cas plus simples d'approche standards du type V-bar ou R-bar. / The techniques related to formation flying and proximity operations of autonomous satellites belong to the most significant and challenging operational space technologies of the last years. In particular, they require full mastery of the close-range rendezvous and observation phases by an active satellite with a passive satellite, station or debris. The development of efficient and safe associated GNC systems relies on the knowledge of a dynamic model that achieves a good trade-off between low complexity and sufficient inclusion of the main dynamic and kinematic characteristics of this type of systems.The first part of this thesis is devoted to the development of a unified modeling of the relative coupled dynamics between a cooperative chaser satellite and a non-cooperative target satellite. Indeed, when two satellites are close to each other, they can no longer be treated as point masses because their shape and size affect the relative motion between the decentralized points, leading to a translational-attitude motions coupling. This development is addressed in a progressive way: the relative nonlinear translational motion is described under Keplerian assumptions in the target's orbital reference frame, as well as the associated linearized model. Then, the nonlinear relative attitude model is presented by means of the Euler-Rodrigues parameters. Finally, the dual quaternion formalism is used to obtain the relative translational and attitude coupled model. The modeling phase concerning the linear relative translational motion has allowed us to highlight certain coordinates transformations leading to an interesting characterization of the chaser's periodic trajectories and thus, to propose a first type of control law for the close-phase rendezvous and observation phases.All along this work, we consider a chaser satellite equipped with chemical thrusters under the classical hypothesis of impulsive thrusts. This type of dynamic systems gathering continuous dynamics and impulsive control naturally belongs to a particular class of dynamical hybrid systems. Several hybrid control laws are then proposed in order to stabilize the chaser on a periodic reference trajectory close to the target. The stability and convergence properties of these different laws are analysed and several numerical simulations show the strengths and weaknesses of each controller in terms of performance indices such as convergence time, consumption and safety constraints. In a second step, additional operational constraints (line-of-sight constraints for example) are taken into account by imposing a rectilinear (glideslope) direction to the chaser. This trajectory requires the chaser satellite to follow a straight line in any direction of the local reference frame and connecting the current location of the chaser to its final destination. Under the impulsive propulsion assumptions, the results in the literature for this type of approach have been generalized to elliptic orbits by identifying a new formulation of the problem including useful degrees of freedom, which allow minimizing the fuel consumption while controlling the humps of the trajectory outside the glideslope line by enclosing it in a user-defined approach corridor. Guidance laws are therefore synthetized via the solution of an SDP optimisation problem in the general case and via a linear programming when considering standard cases like the V-bar or R-bar approaches.

L'autonomie est l'une des préoccupations majeures lors du développement de missions spatiales que l'objectif soit scientifique (exploration interplanétaire, observations, etc) ou commercial (service en orbite). Pour le rendez-vous spatial, cette autonomie dépend de la capacité embarquée de contrôle du mouvement relatif entre deux véhicules spatiaux. Dans le contexte du service aux satellites (dépannage, remplissage additionnel d'ergols, correction d'orbite, désorbitation en fin de vie, etc), la faisabilité de telles missions est aussi fortement liée à la capacité des algorithmes de guidage et contrôle à prendre en compte l'ensemble des contraintes opérationnelles (par exemple, saturation des propulseurs ou restrictions sur le positionnement relatif entre les véhicules) tout en maximisant la durée de vie du véhicule (minimisation de la consommation d'ergols). La littérature montre que ce problème a été étudié intensément depuis le début des années 2000. Les algorithmes proposés ne sont pas tout à fait satisfaisants. Quelques approches, par exemple, dégradent les contraintes afin de pouvoir fonder l'algorithme de contrôle sur un problème d'optimisation efficace. D'autres méthodes, si elles prennent en compte l'ensemble du problème, se montrent trop lourdes pour être embarquées sur de véritables calculateurs existants dans les vaisseaux spatiaux. Le principal objectif de cette thèse est le développement de nouveaux algorithmes efficaces et validés pour le guidage et le contrôle impulsif des engins spatiaux dans le contexte des phases dites de "hovering" du rendez-vous orbital, i.e. les étapes dans lesquelles un vaisseau secondaire doit maintenir sa position à l'intérieur d'une zone délimitée de l'espace relativement à un autre vaisseau principal. La première contribution présentée dans ce manuscrit utilise une nouvelle formulation mathématique des contraintes d'espace pour le mouvement relatif entre vaisseaux spatiaux pour la conception d'algorithmes de contrôle ayant un traitement calculatoire plus efficace comparativement aux approches traditionnelles. La deuxième et principale contribution est une stratégie de contrôle prédictif qui assure la convergence des trajectoires relatives vers la zone de "hovering", même en présence de perturbations ou de saturation des actionneurs. [...] / Autonomy is one of the major concerns during the planning of a space mission, whether its objective is scientific (interplanetary exploration, observations, etc.) or commercial (service in orbit). For space rendezvous, this autonomy depends on the on-board capacity of controlling the relative movement between two spacecraft. In the context of satellite servicing (troubleshooting, propellant refueling, orbit correction, end-of-life deorbit, etc.), the feasibility of such missions is also strongly linked to the ability of the guidance and control algorithms to account for all operational constraints (for example, thruster saturation or restrictions on the relative positioning between the vehicles) while maximizing the life of the vehicle (minimizing propellant consumption). The literature shows that this problem has been intensively studied since the early 2000s. However, the proposed algorithms are not entirely satisfactory. Some approaches, for example, degrade the constraints in order to be able to base the control algorithm on an efficient optimization problem. Other methods accounting for the whole set of constraints of the problem are too cumbersome to be embedded on real computers existing in the spaceships. The main object of this thesis is the development of new efficient and validated algorithms for the impulsive guidance and control of spacecraft in the context of the so-called "hovering" phases of the orbital rendezvous, i.e. the stages in which a secondary vessel must maintain its position within a bounded area of space relatively to another main vessel. The first contribution presented in this manuscript uses a new mathematical formulation of the space constraints for the relative motion between spacecraft for the design of control algorithms with more efficient computational processing compared to traditional approaches. The second and main contribution is a predictive control strategy that has been formally demonstrated to ensure the convergence of relative trajectories towards the "hovering" zone, even in the presence of disturbances or saturation of the actuators.[...]

Les travaux de recherche traités dans cette thèse s’appuient sur l’expertise des actionsmenées entre l’Agence spatiale européenne (ESA), l’industrie Thales Alenia Space (TAS) et le laboratoirede l’Intégration du Matériau au Système (IMS) qui développent de nouvelles générations d’unités intégréesde guidage, navigation et pilotage (GNC) avec une fonction de détection des défauts et de tolérance desdéfauts. La mission de référence retenue dans cette thèse est la mission de retour d’échantillons martiens(Mars Sample Return, MSR) de l’ESA. Ce travail se concentre sur la séquence terminale du rendez-vous dela mission MSR qui correspond aux dernières centaines de mètres jusqu’à la capture. Le véhicule chasseurest l’orbiteur MSR (chasseur), alors que la cible passive est un conteneur sphérique. L’objectif au niveaude contrôle est de réaliser la capture avec une précision inférieure à quelques centimètres. Les travaux derecherche traités dans cette thèse s’intéressent au développement des approches sur base de modèle de détectionet d’isolation des défauts (FDI) et de commande tolérante aux défaillances (FTC), qui pourraientaugmenter d’une manière significative l’autonomie opérationnelle et fonctionnelle du chasseur pendant lerendez-vous et, d’une manière plus générale, d’un vaisseau spatial impliqué dans des missions située dansl’espace lointain. Dès lors que la redondance existe dans les capteurs et que les roues de réaction ne sontpas utilisées durant la phase de rendez-vous, le travail présenté dans cette thèse est orienté seulementvers les systèmes de propulsion par tuyères. Les défaillances examinées ont été définies conformément auxexigences de l’ESA et de TAS et suivant leurs expériences. Les approches FDI/FTC présentées s’appuientsur la redondance de capteurs, la redirection de contrôle et sur les méthodes de réallocation de contrôle,ainsi que le FDI hiérarchique, y compris les approches à base de signaux au niveau de capteurs, les approchesà base de modèle de détection/localisation de défauts de propulseur et la surveillance de sécuritéde trajectoire. Utilisant un simulateur industriel de haute-fidélité, les indices de performance et de fiabilitéFDI, qui ont été soigneusement choisis accompagnés des campagnes de simulation de robustesse/sensibilitéMonte Carlo, démontrent la viabilité des approches proposées. / The work addressed in this thesis draws expertise from actions undertaken between the EuropeanSpace Agency (ESA), the industry Thales Alenia Space (TAS) and the IMS laboratory (laboratoirede l’Intégration du Matériau au Système) which develop new generations of integrated Guidance, Navigationand Control (GNC) units with fault detection and tolerance capabilities. The reference mission isthe ESA’s Mars Sample Return (MSR) mission. The presented work focuses on the terminal rendezvoussequence of the MSR mission which corresponds to the last few hundred meters until the capture. Thechaser vehicle is the MSR Orbiter, while the passive target is a diameter spherical container. The objectiveat control level is a capture achievement with an accuracy better than a few centimeter. The research workaddressed in this thesis is concerned by the development of model-based Fault Detection and Isolation(FDI) and Fault Tolerant Control (FTC) approaches that could significantly increase the operational andfunctional autonomy of the chaser during rendezvous, and more generally, of spacecraft involved in deepspace missions. Since redundancy exist in the sensors and since the reaction wheels are not used duringthe rendezvous phase, the work presented in this thesis focuses only on the thruster-based propulsionsystem. The investigated faults have been defined in accordance with ESA and TAS requirements andfollowing their experiences. The presented FDI/FTC approaches relies on hardware redundancy in sensors,control redirection and control re-allocation methods and a hierarchical FDI including signal-basedapproaches at sensor level, model-based approaches for thruster fault detection/isolation and trajectorysafety monitoring. Carefully selected performance and reliability indices together with Monte Carlo simulationcampaigns, using a high-fidelity industrial simulator, demonstrate the viability of the proposedapproaches.

Nous étudions la mise en œuvre du rendez-vous multiprocessus et de l'équité dans les langages du type csp généralise. Nous proposons une methode de construction des protocoles. Cette methode consiste a mettre en œuvre ces protocoles a partir d'un schéma de protocole, c'est-a-dire un protocole comportant des parties abstraites. La mise en œuvre effective d'un protocole se fait en remplaçant les parties abstraites par du code. Nous discutons le choix de ce code a l'aide d'exemples tires de la littérature. Nous étudions six notions d'équité dites classiques. Nous montrons que parmi ces six notions d'équité seules les notions d'équité dites fortes accroissent la vivacité. Nous montrons aussi qu'en général il est impossible de construire un protocole réalisant une de ces notions d'équité fortes: seule la strong process fairness peut l'être, et cela seulement lorsque le rendez-vous est binaire. Nous etudions la construction des protocoles réalisant la weak interaction fairness et la strong process fairness (avec rendez-vous binaire). Nous dérivons, a partir d'une spécification, un schéma pour chacune de ces notions d'équité

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La métropole est polychronique. L'isolement d'un de ses rythmes permet de nuancer les théories de la modernité liquide et de la ville en continu. À travers l'étude de trois événements festifs métropolitains à Paris et Bruxelles, nous proposons une lecture de l'histoire urbaine par ses temps partagés, une description des mécanismes par lesquels les rythmes sociaux émergent et une analyse de leur rôle social et spatial. Réinterrogé par le concept de rendez-vous collectifs, les rythmes urbains sont une co-production entre un urbanisme temporaire et une urbanité événementielle. Ces deux éléments explique le double rôle spatial et social des rythmes événementiels. Les institutions municipales instrumentalisent l'urbanisme temporaire pour signifier le temps, organiser le rassemblement et produire du lieu. L'urbanité événementielle est le résultat des interprétations individuelles des événements comme signe temporel qui produit du lien social et un sens commun des lieux. La répétition de la rencontre entre l'urbanisme temporaire et l'urbanité événementielle provient d'une part, de la décision politique de d'instrumentaliser le rendez-vous dans l'organisation urbaine, d'autre part de la synchronisation des individus qui organisent leurs temps pour participer au rassemblement. La rationalité qui anime les participants est motivée par la valorisation des interactions de face-à-face et la production de liens sociaux associatifs, dans une société interrogée par la différenciation et la désynchronisation des modes de vie. L'individu ne se passe pas de rassemblements rituels, dans des lieux et selon des temporalités saisonnières. Ces rythmes collectifs sont adaptés à la métropole, à la complexification de ses territoires, à l'hybridation de ses représentations culturelles et à l'individualisation de ses temporalités. Au-delà, le concept de rythme est une théorie de morphologie sociale qui rend compte du fonctionnement des sociétés de façon multiscalaire et dynamique. Elle s'inscrit dans les théories sociologiques intermédiaires qui lient l'individu et le collectif, l'habitant et les institutions, la morphologie spatiale et temporelle de groupements humains de toutes tailles. Le fait métropolitain, influençant et influencé par l'individu et le global, constitue une échelle mésociale heuristique

[pt] Esta pesquisa tem a obra de Chantal Akerman (1950 - 2015) como o seu ponto central. A proposta foi a de descrever um filme específico de Akerman – Les Rendez-vous d Anna (1978) –, em constelação com outros de seus trabalhos. Junto ao ato de descrever Les Rendez-vous d Anna, ocorre uma reflexão acerca do próprio ato de descrever enquanto um operador, um disparador teórico e artístico. Para isso, a cineasta é colocada em interlocução constante com a poeta Anne Carson (1950) e com o filósofo Ludwig Wittgenstein (1889 - 1951). Este é um estudo que traduz em sua própria composição, cujo tecido traz elementos audiovisuais e poéticos, uma crença drástica nas forças pensantes da arte. Movendo-se pela noção mais geral de descrição, debruça-se sobre os temas da experimentação artística, do possível como categoria estética, da representação, da experiência, da música, do tempo, da autobiografia e da morte. / [en] This is a research which has the oeuvre of Chantal Akerman (1950 - 2015) as its main focus. The proposal was to describe one of Akerman s specific film - Les Rendez-vous d Anna -, in constellation with other of her works. While describing Les Rendez-vous d Anna, a reflection on the act of describing as an operator, an artistic and theoretical trigger, occurs. For that, the filmmaker is put alongside with the poet Anne Carson (1950) and the philosopher Ludwig Wittgenstein (1889 - 1951). This is a study that translates in its own composition, which has in its fabric audiovisual and poetic elements, a drastic belief in the thinking forces of art. Moving through the overview notion of description, we speak of themes such as artistic experimentation, the possible as aesthetic category, representation, experience, music, time, autobiography and death.

Un réseau ad hoc peut se voir comme une généralisation ultime d'un réseau sans fil. Les protocoles qui assurent la communication dans un réseau ad hoc doivent également prendre en compte la mobilité et la variation de la connectivité des noeuds. En fait, la recherche sur les algorithmes de routage dans les réseaux ad hoc s'est principalement concentrée sur des réseaux totalement connectés dans lesquels la mobilité des noeuds n'est pas utilisée. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à des techniques qui mettent la mobilité au service du routage dans un réseau ad hoc de grande taille. Certains inconvénients du routage dans ces réseaux sont l'information imprécise sur le routage des noeuds à longue distance, la variation de la connectivité et le surcoût généré par les protocoles de routage. Cette thèse offre une solution basée sur le contrôle de la mobilité des noeuds pour amléiorer les performances des protocoles de routage d'un réseau ad hoc de grande taille. Nous pensons que le mouvement des noeuds présente une opportunité: si les noeuds se déplacent d'une manière appropriée, alors les algorithmes de routage peuvent en tirer profit. Ainsi, notre solution met en oeuvre un mécanisme de rendez-vous qui réduit, les effets de la mobilité, le surcoût dû aux mises à jour et assure une communication en temps borné dans le réseau. Une autre conséquence de ce mécanisme est la réduction de la consommation de l'énergie et de la bande passante car la zone de transmission des noeuds peut être réduite. Nous présentons deux algorithmes, dont un tolérant aux pannes et développé un simulateur pour faire des tests et des mesures de performances. De plus, nous avons montré la faisabilité de la solution par une implantation sur des robots.

Bédéiste, cinéaste, scénariste et illustrateur, Enki Bilal est un artiste contemporain de nationalité franco-yougoslave. De 1998 à 2007, celui-ci s’inspire des guerres qui déchirent sa Yougoslavie natale pour rédiger la Tétralogie du Monstre, un cycle de bande dessinée futuriste qui traduit une vision du monde propre aux années 1990-2000. Marquant une rupture dans le parcours de Bilal, cette œuvre propose une projection fictionnelle d’événements correspondant au postmodernisme social anticipé par Jean-François Lyotard et décrit par Jean Baudrillard. Avec cette thèse, nous démontrons comment l’auteur, en s’intéressant aux différents enjeux propres à ces deux décennies, s’engage dans un dialogue avec les grands penseurs de la postmodernité et cherche à représenter les différentes idées de « morts » – fin des grands récits – qui sont au cœur de leurs discours. À l’aide des notions de postmoderne, de posthistoire et de posthumain, nous avons analysé la question de la mort des idéologies politico-religieuses, la mort de la science et la mort de l’art dans l’œuvre de Bilal.

Bédéiste, cinéaste, scénariste et illustrateur, Enki Bilal est un artiste contemporain de nationalité franco-yougoslave. De 1998 à 2007, celui-ci s’inspire des guerres qui déchirent sa Yougoslavie natale pour rédiger la Tétralogie du Monstre, un cycle de bande dessinée futuriste qui traduit une vision du monde propre aux années 1990-2000. Marquant une rupture dans le parcours de Bilal, cette œuvre propose une projection fictionnelle d’événements correspondant au postmodernisme social anticipé par Jean-François Lyotard et décrit par Jean Baudrillard. Avec cette thèse, nous démontrons comment l’auteur, en s’intéressant aux différents enjeux propres à ces deux décennies, s’engage dans un dialogue avec les grands penseurs de la postmodernité et cherche à représenter les différentes idées de « morts » – fin des grands récits – qui sont au cœur de leurs discours. À l’aide des notions de postmoderne, de posthistoire et de posthumain, nous avons analysé la question de la mort des idéologies politico-religieuses, la mort de la science et la mort de l’art dans l’œuvre de Bilal.