Vue d'artiste d'un projet européen pour aller désorbiter le satellite Envisat dont l'ESA a perdu le contrôle il y a quelques années. © Esa, D. Ducros

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Services aux satellites en orbite : l'Europe a besoin d'un véhicule de deuxième génération

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Compte tenu de l'importance de l'espace pour de nombreux secteurs économiques, du fort développement de l'activité spatiale et sa privatisation, des services en orbite, déjà identifiés, nécessitent un véhicule multitâches que l'Europe ne dispose pas. Thales Alenia Space travaille sur cette idée et souhaite que l'ESA et la Commission européenne se décident à financer les premières étapes de ce projet. Les explications de Morena Bernardini, responsable en charge du développement des nouveaux business chez Thales Alenia Space.

Le service aux satellites en orbite décolle. D'ici 2020, des missions de ravitaillement en ergols et de prise de contrôle seront lancées pour démontrer qu'il est possible de prolonger la durée de vie des satellites et maximiser ainsi leur durée d'exploitation et les revenus générés. Cette nouvelle ère de l'exploitation commerciale des satellites qui s'ouvre sera marquée par des ruptures technologiques significatives mais également par de nouvelles possibilités en terme de gestion de flotte pour les opérateurs de satellites.

Mais dans ce contexte du « re-use » - qui va rompre le schéma traditionnel d'exploitation et d'utilisation des satellites en ouvrant de nouvelles perspectives économiques dans l'espace -, l'Europe est quasiment absente ! Sans surprise, les États-Unis dominent ce secteur. En seulement quelques années, environ 400 millions de dollars ont été investis par la Nasa et la Darpa dans l'acquisition de technologies liées aux services en orbite. Des partenariats ont également été noués avec des entreprises privées, 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.

Pour Thales Alenia Space, le « service en orbite aux satellites est un sujet majeur », nous explique Morena Bernardini, responsable en charge du développement des nouveaux business. Consciente que l'Europe a raté son entrée parmi les pionniers dans cette nouvelle ère, la société souhaite se positionner sur « les véhicules de seconde génération qui arriveront bien plus vite qu'on ne le pense » et réfléchit à un véhicule multitâches.

D'ici quelques années, les remorqueurs spatiaux de la première génération (space tug) vont laisser la place à des « véhicules bien plus évolués qui ne se limiteront pas aux seules activités d'extension de la vie des satellites ». De nombreux projets d'activités en orbite, avec une variété de modèles d'affaires, sont aujourd'hui « envisagés en raison des retombées technologiques des programmes précédents et de nouvelles technologies qui arrivent à maturité ».

Des missions d'une très grande complexité

Ce véhicule multitâches serait capable de réaliser plusieurs missions qui répondront à des « besoins déjà identifiés avec à la clé de nouveaux marchés spatiaux ». Les missions envisagées concerneront « l'inspection en haute définition, le remorquage, le ravitaillement », ainsi que d'autres bien plus complexes comme « la réparation d'incidents mécaniques, l'assemblage de structures sur orbite, l'installation de charges utiles additionnelles, l'amélioration des fonctions existantes, voire la reconfiguration des satellites pour de nouvelles missions ». Ce véhicule sera également utilisé pour la « désorbitation active des satellites en fin de vie ou des débris orbitaux ».

Tous ces services en orbite seront « proposés aux opérateurs de satellites mais aussi à des agences spatiales et des gouvernements » qui tous en auront besoin. Demain, en raison de réglementations plus contraignantes, il existera un « marché de la désorbitation qui concernera les méga-constellations mais aussi les centaines de milliers de petits satellites en orbite basse ». Quant au ravitaillement en vol, « une forme d'extension de vie d'un satellite plus intelligente que le Tuging », son utilisation aura un impact positif sur le coût du lancement, le « satellite n'étant plus obligé d'embarquer plusieurs tonnes d'ergols comme c'est le cas aujourd'hui ». Dans le domaine de la robotique, on « change complètement de paradigme » avec des capacités de réparation et d'assemblage inédites en orbite. Par exemple, il sera possible de « déployer un panneau solaire ou pointer une antenne de communication dans la bonne direction » et assembler directement en orbite les « parties les plus volumineuses d'un satellite comme les antennes qui prennent beaucoup de place dans la coiffe d'un lanceur».

Étude conceptuelle de service en orbite. © Thales Alenia Space

Sécuriser et surveiller l'infrastructure spatiale européenne

Enfin, alors que les États-Unis ont annoncé la création d'une sixième force armée dédiée à l'espace et que la ministre des Armées françaises, Florence Parly, a officiellement reconnu que le satellite militaire franco-italien Athena-Fidus avait été espionné par le satellite russe Louch Olympe, ce véhicule pourrait être un des éléments de la souveraineté européenne capable de surveiller son infrastructure spatiale, en complément de satellites militaires traditionnels et du drone spatial européen Space Rider.

À l'heure actuelle, la sécurité dans l'espace dépend en grande partie de la confiance que les États s'accordent entre eux. Mais, au vu des récents évènements, cette confiance ne semble plus de mise ! Et faire reposer la sécurité de l'infrastructure spatiale européenne, dont dépendent de nombreux secteurs économiques et activités militaires, sur de simples déclarations n'est évidemment plus suffisant.

Pour réaliser ce véhicule, Thales Alenia Space souhaiterait que l'Agence spatiale européenne et/ou la Commission européenne « contribuent à son financement et amorcent les études initiales ». Aujourd'hui, il est compliqué pour une société de « lever du capital ou de financer un programme spatial, avec ses propres fonds », sans une forme de partenariat avec « un organisme gouvernemental ou institutionnel ». Dans ce contexte, Thales Alenia Space devrait faire une proposition à l'ESA lors du prochain conseil ministériel, prévu fin 2019. « Nous pensons que les Institutions européennes ont un rôle à jouer dans la réalisation de ce véhicule dont certaines missions sont institutionnelles. »

Thales Alenia Space demandera le financement d'un « démonstrateur, voire un financement pour développer un véhicule opérationnel », aux nombreuses synergies possibles dans des domaines clés de « l'exploration et la robotique spatiale par exemple ». Des synergies qui devraient renforcer l'intérêt d'investir dans ce véhicule. Dans l'attente de cette décision, Thales Alenia Space se prépare et construit ses futurs satellites avec des « interfaces conçues pour le ravitaillement en orbite et qu'ils soient capables d'interagir avec des bras robotiques ».

  • Un véhicule multitâches capable de réaliser de nombreuses missions en orbite pour répondre aux besoins des opérateurs de satellites et des agences spatiales.
  • Des missions simples, comme le ravitaillement en ergols ou le pilotage d'un satellite, aux plus complexes faisant intervenir de la robotique de précision, toutes répondent à des besoins déjà identifiés.
  • Dans un contexte de compétition internationale dans l'espace, il y a une certaine nécessité à disposer d'un véhicule capable de surveiller, réparer et assembler les satellites de notre infrastructure spatiale.
Pour en savoir plus

Le service aux satellites en orbite décolle

Article de Rémy Decourt publié le 24/01/2018

Le marché de la maintenance en orbite s'ouvre et la demande devrait croître ces prochaines années. Des contrats de services aux satellites ont été signés et d'ici 2020 deux ou trois missions seront lancées. Ce secteur d'activité intéresse aussi les agences spatiales préoccupées par la résolution des problèmes posés par les débris spatiaux.

Aujourd'hui, la maintenance en orbite se limite aux activités humaines en orbite basse, comme la réparation du télescope spatial Hubble ou l'entretien de la Station spatiale internationale. Mais très bientôt, bien qu'ils n'aient pas été conçus pour cela, plusieurs dizaines de satellites de télécommunications pourraient bénéficier d'une extension de leur durée de vie grâce à des opérations de maintenance en orbite.

Ces interventions ne se limiteront pas à refaire le plein en ergols ou à corriger leur trajectoire. La maintenance en orbite comprend d'autres services comme l'inspection en haute définition, la réparation d'incidents mécaniques (par exemple déployer un panneau solaire, ou pointer une antenne de communication dans la bonne direction), l'installation de charges utiles additionnelles, l'amélioration de fonctions existante, voire une reconfiguration pour de nouvelles missions.

Trois sociétés privées ont signé des contrats de services rendus publics. Orbital ATK, qui développe actuellement le premier satellite de maintenance en orbite de sa flotte de Mission Extension Vehicles (MEV), a signé deux contrats avec Intelsat. Un MEV devrait être lancé en fin d'année pour desservir le satellite Intelsat-901 et un second courant 2020 pour un satellite non divulgué. Quant à la société Space Systems Loral, elle travaille avec la Darpa sur le programme RSGS (Robotic Servicing of Geosynchronous Satellites) et avec la Nasa sur la mission Restore-L qui prévoit d'aller ravitailler le satellite d'observation de la Terre, Landsat 7, en 2020.

Vue d'artiste du Space Drone d'Effective Space, amarré à son satellite cible à l'aide de l'anneau d'interface entre le satellite et le lanceur. @ Effective Space

Effective Space qui commercialise son Space Drone pour prolonger la durée de vie des satellites est la troisième société à se faire connaître. Basée au Royaume-Uni, elle vient de signer son premier contrat de maintenance pour le compte d'un « opérateur de satellite régional majeur », peut-on lire dans le communiqué de presse, mais qui ne veut pas se dévoiler. Deux missions ont été commandées et seront lancées en 2020 pour deux satellites en activité.

Un drone spatial pour prendre le contrôle de la navigation d'un satellite

Le Space Drone, 400 kilogrammes et à propulsion électrique, est prévu pour allonger la durée de vie d'un satellite en prenant en charge sa navigation. Une fois amarré à sa cible, il contrôle son comportement, aussi bien en orientation (attitude) que sur son orbite (trajectoire). En fin de mission, il est soit désorbité s'il a travaillé en orbite basse, soit envoyé sur une orbite cimetière, quelques centaines de kilomètres au-dessus de l'orbite géostationnaire, s'il est intervenu sur un satellite de télécommunications.

À ce jour, le Space Drone existe seulement sur le papier. Comme le souligne Daniel Campbell, directeur général d'Effective Space, « le véhicule en est au stade de la conception préliminaire, avec un examen critique de la conception prévu dans un proche avenir ». Cependant, « les principaux systèmes, dont le mécanisme d'accostage, sont dans un état beaucoup plus avancé », tient à rassurer Daniel Campbell. La société a aussi indiqué être en discussion avancée avec un opérateur de lancement pour une place en passager secondaire.

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