Le satellite de télécommunications Intelsat 901, vu depuis le remorqueur spatial MEV-1, avant qu'il s'y amarre. © Northrop Grumman

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La maintenance des satellites en orbite pourrait être une force de dissuasion spatiale

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Les technologies qui ont permis au remorqueur spatial MEV-1 de s'amarrer à un satellite géostationnaire pour prolonger sa durée pourraient également être utiles à d'autres usages. Aux États-Unis, la Darpa, qui a besoin de capacités spatiales de protection de l'infrastructure militaire et civile, compte s'appuyer sur la technologie du MEV pour développer un satellite de maintenance en orbite qui préfigurerait une flottille de satellites de dissuasion spatiale. 

Avec la démonstration brillante de Space Logistics LLC, qui a réussi à amarrer son remorqueur spatial MEV-1 à un autre satellite, les services aux satellites en orbite deviennent une réalité. Ces services suscitent un intérêt grandissant auprès des opérateurs de satellites, des agences spatiales mais également de la Darpa, qui est l'agence des projets de recherche avancés et de développement du département américain de la Défense. Depuis plusieurs années, cette agence finance et participe à plusieurs programmes liés aux services en orbite qui visent à acquérir et maîtriser la capacité de maintenance sur des satellites opérationnels afin d'augmenter la résilience de l'infrastructure spatiale américaine.

À la suite de cet amarrage historique dans l'espace, la Darpa et Space Logistics (Northrop Grumman) ont signé un accord dans le cadre du programme Robotic Servicing of Geosynchronous Satellites (RSGS). Ce programme de la Darpa vise à développer un service de maintenance en orbite géostationnaire de façon à mettre en œuvre de nouveaux services dans un schéma dorénavant classique aux États-Unis, où la puissance publique finance le développement de nouvelles technologies et laisse ensuite le champ libre aux industriels pour les exploiter à des fins commerciales. Ces futurs services sont les suivants :

  • l'inspection en haute résolution ;
  • refaire le plein d'ergols ;
  • réparer des incidents mécaniques ou corriger certaines anomalies, telles que des dysfonctionnements dans le déploiement des panneaux solaires ou des antennes ;
  • assistance à la relocalisation et autres manœuvres orbitales ;
  • installation de charges utiles additionnelles, permettant une augmentation de certaines performances, voire même l'ajout de certaines fonctionnalités.

Dans le cadre de cet accord, la Darpa fournira la charge utile robotique d'un véhicule de mission qui sera utilisé pour entretenir les satellites en orbite terrestre géostationnaire. La charge utile sera développée par le U.S.Naval Research Laboratory. Elle se compose de deux bras manipulateurs robotiques habiles ainsi que de plusieurs outils et capteurs. Space Logistics fournira les technologies de bus développées pour le MEV qui serviront à réaliser le satellite de la Darpa.

Vue d'artiste d'un projet de satellite de maintenance en orbite. © Space Systems/Loral

Menaces spatiales

Alors que les États-Unis ont créé une sixième force armée dédiée à l'espace et que la Chine et la Russie renforcent leur capacité militaire dans l'espace, cet intérêt pour des missions commerciales de maintenance satellitaire en orbite, s'explique par l'usage dual qui peut en être fait. Les technologies du MEV et du programme RSGS pourraient être détournées de leurs buts commerciaux et utilisées en tant que système d'arme capable d'accoster, de s'amarrer, de capturer, de dégrader ou de déplacer un satellite.

Dans ce contexte, la Darpa, qui doit tenir compte des guerres qui pourraient se déclarer dans l'espace dans les programmes qu'elle finance, et le commandement militaire de la force spatiale ont besoin de disposer d'une défense spatiale renforcée passive et active. C'est-à-dire avec des armes spatiales qui pourraient prendre plusieurs formes dont une flottille de MEV et de RSGS à usage militaire. Plutôt d'abattre depuis le sol ou de détruire un satellite depuis l'espace, dont l'explosion générera des milliers de débris dangereux pour tous les autres objets, y compris ceux de l'attaquant, l'idée serait d'utiliser un satellite qui viendrait s'amarrer au satellite ennemi pour le désorbiter ou le déplacer sur une orbite cimetière.

Une flottille de MEV ou de RSGS pourrait devenir une force de dissuasion en quelque sorte.

Pour en savoir plus

Amarrage historique entre deux satellites à 36.000 km d'altitude !

Article de Rémy Decourt publié le 28/02/2020

Une nouvelle ère s'ouvre. Le remorqueur spatial MEV-1 et le satellite Intelsat 901 ne font qu'un. Lors d'une manœuvre inédite en orbite géostationnaire, le MEV-1 de Northrop Grumman s'est amarré au satellite de télécommunications pour prendre son contrôle et lui prolonger sa durée de vie de cinq ans.

Le remorqueur spatial MEV-1 de Northrop Grumman, lancé en octobre 2019, s'est amarré au satellite de télécommunications Intelsat 901 de façon à démontrer qu'il est possible de prolonger la durée de vie des satellites et maximiser ainsi leur durée d'exploitation et les revenus générés. Une manœuvre historique qui ouvre une nouvelle ère de l'exploitation commerciale des satellites.

Intelsat 901 n'est pas un satellite en panne. Il était simplement proche de la panne sèche. Une situation qui avait poussé Intelsat a décidé de remorquer son satellite. En prévision de cet amarrage, l'orbite du satellite a été augmentée de près de 300 kilomètres en décembre 2019 d'où a eu lieu l'amarrage entre le satellite et le remorqueur spatial MEV-1. La manœuvre a été réalisée mardi 25 février, à 7 h 15 TU. Le remorqueur s'est arrimé au niveau de la tuyère du moteur d'apogée du satellite et a pris le relais de la propulsion, le contrôle d'attitude du satellite. Il réalisera toutes les manœuvres orbitales nécessaires au bon pointage et positionnement d'Intelsat 901.

Une nouvelle vie pour Intelsat 901

Après des vérifications d'usage, pour s'assurer que l'amarrage et la prise du contrôle du satellite se sont bien déroulés, le MEV-1 se déplacera vers la position 27,5 degrés Ouest pour remettre Intelsat 901 en service actif d'ici la fin du mois de mars. Maintenant débute une période de cinq ans pendant laquelle le MEV-1 fournira ses services d'extension de vie avant de le ramener sur l'orbite cimetière des satellites géostationnaires où il sera mis hors service définitivement.

À la suite de cette première mission de démonstration, le remorqueur spatial dépannera un autre satellite, et certainement un troisième si aucun problème technique perturbe son fonctionnement. Comme le souligne Northrop Grumman, MEV-1 a été conçu pour une durée de vie d'au moins 15 ans et plusieurs amarrages. Ce remorqueur spatial de démonstration préfigure la génération suivante capable d'autres services comme le changement d'inclinaison, l'inspection en haute définition ainsi que l'utilisation de bras robotiques pour effectuer des réparations, de l'assemblage et du changement de pièces.

Un second MEV sera lancé par une Ariane 5 dans le courant de l'année pour une mission de remorquage d'un autre satellite de télécommunications d'Intelsat.


La mission MEV est en route pour dépanner un satellite. Une première

Article de Rémy Decourt publié le 10/10/2019

International Launch Services a lancé avec succès un satellite de télécommunications et le remorqueur spatial MEV (Mission Extension Vehicle). Ce véhicule inédit doit s'amarrer à Intelsat 901, un satellite de télécommunications en orbite depuis 2001. L'objectif de ce premier MEV est de prendre le contrôle du satellite et de démontrer qu'il est possible d'augmenter sa durée de vie de plusieurs années.

Parmi les différents projets de services en orbite, le remorqueur spatial MEV-1 de Northrop Grumman est le premier à débuter son service opérationnel. Il a été lancé hier depuis le cosmodrome de Baïkonour, au Kazakhstan, à l'aide d'un lanceur russe Proton M / Breeze M pour le compte d'International Launch Services (ILS). À bord du lanceur, se trouvait aussi le satellite de télécommunications Eutelsat 5 West.

MEV-1 doit rejoindre le satellite de télécommunications Intelsat 901, sur orbite géostationnaire (36.000 kilomètres) depuis juin 2001. Il est aujourd'hui en fin de vie dans le sens où ses réserves en ergols sont quasiment épuisées. Le peu qui reste va être utilisé pour l'envoyer sur une orbite cimetière, 300 kilomètres plus haut. Il s'agit d'un lieu où les satellites en fin de vie ne sont plus un risque pour ceux en activité sur l'orbite géostationnaire.

Le rendez-vous avec le MEV et Intelsat 901 est prévu dans le courant du mois de janvier 2020. Il aura lieu sur cette orbite cimetière pour éviter d'endommager les satellites actifs au cas où une collision entre les deux satellites les ferait dérailler et générerait des débris spatiaux. Le remorqueur s'arrimera au satellite au niveau de la tuyère du moteur d'apogée. Une fois arrimé, le MEV prendra le relais de la propulsion et du contrôle d'attitude du satellite pour l'assurer durant plusieurs années.

Avant et après l'amarrage plusieurs manœuvres de manœuvrabilité et de stop and go sont prévues. Dès que les contrôleurs au sol de Northrop Grumman et d'Intelsat auront la certitude que le MEV a bien pris le contrôle d'Intelsat 901, le satellite de télécommunications sera redescendu sur l'orbite géostationnaire et pourra de nouveau fournir ses services de télécommunications. Le MEV restera amarré à Intelsat 901 tout au long de cette extension de la mission et réalisera les corrections de trajectoire nécessaires.

Test au sol de la procédure d'amarrage du MEV avec le satellite qui s'arrimera au niveau de la tuyère du moteur d’apogée du satellite. © Northrop Grumman

Une première à plus de 36.000 kilomètres !

Cet amarrage sera le premier jamais réalisé entre deux satellites en orbite géostationnaire. La manœuvre n'est pas anodine. Au-delà de la performance technique de s'amarrer à un satellite qui n'a pas été conçu pour cela, puis de prendre le contrôle de ses fonctions GNC (Guidage, Navigation and Control), le MEV doit démontrer qu'il est possible de prolonger la vie des satellites de façon à maximiser la durée de leur exploitation et générer de nouveaux revenus.

L'opération doit offrir à Intelsat 901 un gain de vie supplémentaire d'au moins deux ans mais cinq années sont visées. Une seconde mission MEV (MEV-2) a déjà été annoncée. Elle est prévue dans le courant de l'année 2020 et concerne un autre satellite d'Intelsat, également en fin de vie, dont l'identité n'a pas encore été précisée. Et on ne sait pas si le rendez-vous et l'amarrage se feront à l'endroit où se trouve actuellement le satellite, et donc sans interruption des services du satellite.


Ravitailler un satellite en vol, ce sera bientôt possible avec le MEV

Article de Rémy Decourt publié le 25/04/2016

Les satellites en orbite géostationnaire ont une durée de vie souvent liée à l'épuisement des ergols, ce qui contraint à les dégager sur une orbite cimetière alors qu'ils sont toujours en parfait état de fonctionnement. Une situation cocasse qu'Orbital ATK souhaite corriger en développant un module autonome, le MEV, qui viendrait, en quelque sorte, ravitailler les satellites. Un premier contrat a été signé avec Intelsat pour prolonger de cinq ans la durée de vie d'un de ses satellites de télécommunications.

La baisse des prix de l'accès à l'espace n'est pas le seul enjeu pour renforcer son attractivité commerciale. La réduction des coûts de l'utilisation des satellites en orbite est également un sujet de préoccupation pour les opérateurs. Si SpaceX et Arianespace font le pari d'y parvenir d'ici quelques années, l'un avec sa future gamme de lanceurs réutilisables (Falcon 9, Falcon Heavy), l'autre avec la famille de lanceurs Ariane 6, Orbital ATK veut croire qu'il est possible de prolonger la durée de vie d'un satellite et donc d'abaisser ses coûts d'utilisation.

Compte tenu des normes et des critères élevés imposés à la construction des satellites, ceux qui sont en orbite géostationnaire ont une durée de vie souvent liée à l'épuisement des ergols, ce qui contraint leur propriétaire à les dégager sur une orbite cimetière alors qu'ils sont en parfait état de fonctionnement. Autrement dit, si un satellite n'est pas technologiquement dépassé, un opérateur a tout intérêt à prolonger sa durée de vie plutôt que de financer la construction et le lancement d'un nouveau pour le remplacer. D'où l'idée, ancienne, d'amarrer un satellite pour augmenter la durée de vie de ceux arrivés en fin de vie, et de se substituer à certaines fonctions.

Pour ce service en orbite, Orbital ATK relance le projet d'ATK et US Space LLC nommé MEV (Mission Extension Vehicle) et signe avec l'opérateur Intelsat un partenariat de cinq ans qui prévoit qu'à l'issue d'une phase de démonstration, ce dernier sera le premier client d'une mission MEV (MEV-1). L'accord se déroulera en deux phases. Une première de test avec un arrimage à un satellite hors service désorbité sur l'orbite cimetière puis désarrimage en fin de test pour redescendre sur l'orbite géostationnaire et conduire la deuxième phase en s'arrimant à un satellite encore opérationnel et étendre sa durée de vie de 5 ans. MEV-1 devrait être lancé en 2018.

À l’avenir, si un satellite n’est pas affecté par un mauvais fonctionnement de ses charges utiles, de ses batteries ou ses panneaux solaires, il sera possible d’augmenter sa durée de vie du fait de l’épuisement de ses réserves en ergols. © Nasa

De nouveaux services orbitaux

Le module s'arrimera au satellite en orbite au niveau de la tuyère du moteur d'apogée. Le rendez-vous et l'amarrage se feront sans interruption des services, une condition sine qua non pour un satellite de télécommunications. Une fois arrimé, le MEV prendra le relai de la propulsion et du contrôle d'attitude du satellite pour l'assurer durant plusieurs années.

Ce module sera construit autour d'une plateforme Geostar pour une durée de vie de 15 ans au cours de laquelle il pourra s'arrimer et se désarrimer avec plusieurs satellites. Lorsque ses réserves en ergols seront pratiquement épuisées, le satellite sera éjecté sur une orbite cimetière qui ne gênera pas ses remplaçants.

« Compte tenu de la taille de notre flotte de satellites, une technologie qui améliore notre flexibilité en orbite en nous permettant d'être plus réactif auprès de nos clients, telle que l'extension de la durée de vie d'un satellite en bonne santé afin qu'il puisse être déployé pour une occasion de dernière minute à une autre position orbitale ou le maintien de la continuité du service avant l'arrivée de la nouvelle technologie » déclare Stephen Spengler, directeur général d'Intelsat.

Avec ce premier contrat, Orbital ATK souhaite ouvrir de nouveaux marchés liés au servicing en orbite. À terme, la firme de Dulles souhaite se doter d'une flotte de MEV capable de répondre à une large gamme de services orbitaux aux satellites tels que la réparation et l'assemblage.

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