Athena n°338 sep/oct 2018
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THÉO PIRARD ESPACE Révolution sur orbite  : constellations de nano- et microsatellites Savez-vous que la Wallonie est sur orbite, entre 440 et 660 km, avec le Cubesat Oufti (Orbital Utility For Telecommunications/Technology Innovation) ? Lancé le 25 avril 2016 du Centre Spatial guyanais, le nano-satellite d’à peine 1 kg avait été conçu et réalisé par des étudiants de l’ULiege (Université de Liège) et d’Helmo (Haute École Libre Mosane). S’il a émis des bip-bips jusqu’au 7 mai 2016, il n’a pu activer la mission prévue de télécommunications en mode numérique pour la communauté des radioamateurs. Oufti fait désormais partie des débris spatiaux pour une vingtaine d’années. Le résultat est néanmoins convaincant  : en participant avec un projet pédagogique à l’odyssée mondiale des Cubesats, les Liégeois ont mis en évidence leur savoir-faire pour l’espace TEXTE  : THÉO PIRARD THEOPIRARD@YAHOO.FR PHOTO  : NASA-ESA Athena Mag 338 48 durant 1999 que le concept Cubesat a été élaboré en Californie par Bob C’est Twiggs et Jordi Puig-Suari, professeurs de la Cal Poly San Luis Obispo. Ils ont proposé une unité standard de forme cubique - 1 l de volume, 1 kg de masse, 1 W de puissance - pour des expériences peu coûteuses sur orbite. Cette solution économique, qui devait familiariser aux exigences du milieu spatial, a surtout mis l’espace à la portée du plus grand nombre grâce à l’emploi de composants « sur étagère ». L’idée a essaimé sur l’ensemble du globe, permettant à des groupes d’étudiants de hisser sur orbite le pavillon de leur pays, à de jeunes investisseurs d’envisager des activités commerciales dans la mise en œuvre de nouvelles applications. Ni plus ni moins, elle a permis de « libérer » l’accès à la dimension spatiale en faisant prendre conscience des performances de la miniaturisation pour de nouvelles initiatives dans l’exploitation de l’espace. Il faut s’inquiéter de la pollution de l’environnement autour de la Terre  : un modus vivendi recommande que les Cubesats aient une durée de vie orbitale limitée à 25 années. Solutions low cost Une constellation de Cubesats a concrétisé la coopération à des fins scientifiques entre équipes de chercheurs du monde entier  : QB50 pour l’étude in situ de la basse thermosphère Septembre-Octobre 2018 Déploiement, le 10 août, depuis l’Iss (International Space Station), de Cubesats pour le Bhoutan, la Malaisie, le Philippines.
entre 90 et 320 km autour de la Terre, la zone où a lieu la rentrée atmosphérique des objets spatiaux. Ce système, qui devait comporter une cinquantaine de nano-satellites (4 à 5 kg) dotés de senseurs identiques, était initié par le Vki (Von Karman Institute) de Rhode-Saint-Genèse (près de Bruxelles) avec un financement de la Commission européenne. Une trentaine ont été mis en orbite durant 2017 depuis l’Iss (International Space Station) et grâce à un lancement de la fusée indienne Pslv. Leurs mesures sont en cours de traitement. Financés par la Nasa (National Aeronautics & Space Administration), 2 Cubesats de 13,5 kg participent à l’exploration martienne  : les MarCO (Mars Cube One) ont, le 5 mai dernier, mis le cap sur la Planète Rouge aux côtés de la sonde Insight dont ils doivent relayer les données durant sa descente sur Mars le 26 novembre prochain. Le phénomène Cubesat bat son plein. En faisant prendre conscience de l’intérêt d’équipements miniaturisés sur orbite, il a contribué à l’essor du NewSpace, qui prend de l’ampleur. Ce nouvel âge du spatial, qui caractérise cette décennie, donne lieu à une mainmise de l’entreprise privée sur l’espace par le biais d’atouts technologiques low cost, avec des systèmes spatiaux les moins coûteux. Dans les 10 prochaines années, on va assister à l’important déploiement autour de la Terre de milliers de nano- et micro-satellites. Comme le prévoient 2 études récentes de consultants spécialisés dans le business spatial  : l’Européen Euroconsult fait état d’environ 7 000 petits satellites qui seront lancés au cours des 10 années à venir, tandis que l’Américain Frost & Sullivan avance le chiffre de 11 740 pour la période 2018- 2030 ! Ces estimations se réfèrent à des projets - encore spéculatifs - de constellations comprenant des centaines, voire des milliers de nanoou micro- satellites. Il s’agit de faire en sorte que chacun, sur l’ensemble du globe, puisse avoir recours aux TIC (Technologies de l’Information et de la Communication), qui envahissent désormais notre quotidien. Démonstrateurs techno Avec l’avènement du spatial bon marché, qui démontre la faisabilité d’effectuer des missions complexes avec des systèmes spatiaux miniaturisés, la démocratisation de l’espace fait éclore sur orbite des applications de plus en plus diversifiées. Sous forme de projets de constellations avec un grand nombre d’acteurs qui se manifestent dans le monde, principalement aux États-Unis, en Chine et en Europe. Trois grands axes sont privilégiés par ces acteurs intéressés par la manne céleste de ces applications, misant sur la disponibilité immédiate de l’information. Les télécommunications à haut débit doivent faire face à un afflux sans cesse croissant d’échanges de données à l’échelle mondiale, ainsi que de nouveaux besoins numériques avec le développement des réseaux 4G et 5G. L’espace, avec l’emploi de satellites sur des orbites basses ou moyennes, permet d’accélérer le trafic Internet, tout en le mettant à la portée de tous, y compris dans les mobiles. L’observation de la Terre doit permettre une surveillance quasi-continue de notre environnement, jusque dans des régions inaccessibles. Le survol régulier des mêmes zones avec une flotte de satellites, soit optiques soit radars, donne lieu à une vision permanente, jour après jour, des activités humaines, des ressources alimentaires, du couvert végétal, d’étendues sinistrées lors de tempêtes, tsunami, séismes… La collecte d’informations à partir de capteurs terrestres ou dans le cadre de services IoT (Internet of Things) ou M2M (Machine-to-Machine) apporte une autre dimension dans la gestion d’infrastructures, de réseaux, des transports, de la mobilité, des secours… Des prototypes de démonstration pour les nouveaux systèmes ont déjà été satellisés ou sont en préparation. Il s’agit pour ces constellations de tester de puissants logiciels avec des algorithmes d’intelligence artificielle. L’objectif est par ailleurs d’attirer l’attention de financiers pour qu’ils investissent davantage dans des défis innovants, voire qu’ils spéculent sur leur réussite… Un bel exemple est donné par l’entreprise finlandaise Iceye qui, avec un soutien de la Commission européenne, projette une constel lation de micro-satellites SAR (Synthetic Aperture Radar) d’à peine 100 kg. Le 12 janvier dernier, était lancé le démonstrateur Iceye-X1 avec un Pslv indien. Ses premiers clichés d’étendues de glaces lui a valu d’établir un partenariat avec l’ESA (European Space Agency). Il est prévu de satelliser une douzaine de petits Iceye avant 2020. Nouveaux acteurs Sous l’impulsion technologique des satellites petits et très petits, l’industrie des systèmes spatiaux connaît une sérieuse métamorphose. Face à la nouvelle donne qui l’oblige à réduire les coûts, il lui faut revoir ses modes de production  : impression 3D, fabrication robotisée, tests à la chaîne… Dans les années 70, l’Université britannique de Surrey à Guildford se montrait pionnière dans la réalisation et l’utilisation de micro-satellites en mettant sur pied la société Sstl (Surrey Satellite Technology Ltd). Celle-ci est devenue une référence avec ses produits, qui ont démontré la pertinence de petits satellites de télédétection. Avec la miniaturisation des satellites, se multiplient les fabricants de nano- et micro-satellites. En Europe, on a Isis (Innovative Solutions In Space) aux Pays-Bas, Gomspace au Danemark, AAC Microtec/Clyde Space en Suède/Royaume-Uni, qui commercialisent une capacité de production en grande série. Les moyens de lancement ont dû suivre la tendance en se mettant à la mode des petits satellites. Jusqu’à présent, pour leur mise sur orbite, ils ont recours à des lanceurs bien rôdés  : le Pslv indien et le Soyouz russe proposent des services à bas coût comme passagers aux côtés d’un satellite plus important. Afin de personnaliser la satellisation en fonction de la mission à réaliser - notamment pour le déploiement d’une constellation -, de nouveaux systèmes se positionnent sur ce marché. Parmi les lanceurs de petite taille qui prennent forme aux États-Unis et pour lesquels 2018 constituait une année de vérité, on a  : Electron de Rocket Lab (à partir de la Nouvelle Zélande), Launcher One de Virgin Orbit (au moyen d’un Boeing 747), Vector-R de Vector Space Systems (depuis Cape Canaveral). Leur mise au point se révèle plus ardue, ce qui remet en cause un planning serré. De quoi inquiéter les investisseurs  : leur carnet de commandes peine à décoller… Athena Mag 338 49 Septembre-Octobre 2018 THÉO PIRARD ESPACE



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