Assimilation de données appliquée à la modélisation de la rentrée des débris h/f

Le CNES (Centre National d'Études Spatiales) est l'agence spatiale française, chargée de proposer et de mettre en œuvre la politique spatiale de la France. Le contexte de ce travail concerne la modélisation physique et numérique de l'environnement aérothermodynamique d'un véhicule spatial en fin de vie, rentrant dans les couches denses de l'atmosphère. L'interaction de l'écoulement hypersonique avec le véhicule donne naissance à un front de choc autour de ce dernier, où les contraintes aérothermodynamiques qui en résultent, modifient non seulement sa trajectoire, mais aussi son attitude dans l’écoulement, ainsi que l’état de sa structure (fragmentation, ablation, ...). La problématique de l’étude de la fragmentation d’un véhicule en fin de vie lors de la rentrée et de la survie des fragments réside dans le fait qu’une multitude de phénomènes physiques (écoulement hypersonique, transferts thermiques, contraintes mécaniques, oxydation de la paroi …) interviennent et sont intimement liés entre eux. Il est donc nécessaire de simplifier et de modéliser chaque phénomène, afin de pouvoir les regrouper dans un outil informatique permettant à la fois une simulation aussi réaliste que possible mais également un temps de calcul raisonnable.

PAMPERO, développé par le CNES, est un code 6 degré de liberté, couplé à une bibliothèque de modèles physiques et mathématiques utilisée pour la détermination sur l’ensemble de la trajectoire (régime continu, transitionnel ou raréfié) d’un objet 3D, de la répartition des efforts, des flux de chaleur et du taux d’ablation d’un objet en trois dimensions. L’intérêt d’un tel code d’aérothermodynamique est de pouvoir réaliser une estimation à la fois rapide et raisonnablement précise des contraintes aérothermodynamiques s’exerçant sur un objet réaliste pour un grand nombre de points de vol, ce qui ne peut être envisagé par des simulations plus précises mais beaucoup plus lourdes à mettre en œuvre (calculs RANS, DSMC, couplage écoulement/rayonnement/chimie, calcul de structure etc.). Ces dernières sont toutefois utilisées pour évaluer la précision des modèles d’estimation contenus dans PAMPERO.

Dans le cadre de nos projets de recherche et développement, nous recherchons un.e stagiaire pour participer au développement de modèles de prédiction des forces aérodynamiques s’exerçant à la surface des débris atmosphériques, le long de leur trajectoire de rentrée, et ce, en utilisant des méthodes de type «Assimilationde Données» et «Machine Learning».

En fonction du travail réalisé, et des motivations du (de la) stagiaire, ce stage peut déboucher sur une thèse qui a pour but d’élargir et d’approfondir ce champ de recherche.17
Le stage pourrait débuter en Février 2026.