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Le départ de Voyager 2 à cap Canaveral, le 20 août 1977.
© AP

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Les défis du spatial, 40 ans après le lancement des sondes Voyager 

Les sondes Voyager 1 et Voyager 2 fêtent, le 20 août et le 5 septembre, leurs 40 ans dans l’espace. Elles communiquent toujours quotidiennement avec la Terre, où enjeux et défis de la conquête spatiale ont, entre temps, considérablement changé 

Encore 40 232 années et la sonde spatiale américaine Voyager 1 atteindra sa première étoile dans la constellation Ursa Minor. Voyager 2 le suivra de peu autour de Ross 248 dans la constellation Andromède. Quarante ans après leur lancement (les 20 août et 5 septembre 1977), tout a changé sur Terre dans le spatial.

Les fusées d’Elon Musk (SpaceX) ont forcé l’Europe à sortir de son confort avec Ariane 6. Le dernier tir d’Ariane 5 a mis sur orbite la quintessence des satellites avec la technologie ultra haut débit (HTS ou High Throughput Satellite) et la propulsion électrique.

Les Américains ont annoncé le retour des vols habités: leur dépendance aux Soyouz russes, facturés très cher, faisait désordre. C’est Boeing qui a reçu ce contrat. Quant à Airbus, il a créé la première ligne d’assemblage en série de satellites (100/an) pour un nouveau venu: OneWeb et son projet fou d’offrir Internet à bas prix au monde entier par satellite. Il lui en faut 900 à un prix inférieur à un million d’euros (1,13 million de francs) la pièce.

Offrir Internet à bas coût pour tous

Les satellites sont les seuls à pouvoir offrir Internet à bas coût aux milliards d’humains qui n’y ont pas accès. On ne parle plus des ballons de Google et des drones de Facebook qui visaient le même but. Face à ce défi, le spatial a dû sortir de sa torpeur et allier innovation et haute fiabilité, comme pour Voyager. Car, on l’oublie, une fois la fusée lancée, aucun retour n’est possible. La fusée a, à son bord, un satellite qui a nécessité deux ans de conception, auxquels on ajoute six mois pour le placer sur orbite finale (via une propulsion électrique intégrée au satellite). Son exploitation commerciale dure quinze ans, à anticiper en préparant son successeur. C’est peu pour le rentabiliser. Si le lanceur échoue en plus…

OneWeb lancera minimum 648 satellites à basse altitude (500-1500 km). On ne peut aller plus haut sinon les temps de transit satellite-Terre des signaux rendent de nombreux usages d’Internet impossibles. Mais si proche du sol, un satellite n’est visible qu’une heure par jour. Le ralentissement atmosphérique est élevé (ce qui réduit la durée de vie du satellite, par freinage et retombée dans l’atmosphère) et la vitesse orbitale (17 000 miles/heure) rend les communications difficiles. Grâce à une orbite elliptique et à la mécanique céleste, le satellite ralentit au moment où il doit communiquer avec la Terre.

L’apport de Ruag

Avec la technologie du suisse Ruag, rachetée par Thales, les satellites peuvent enfin communiquer entre eux sans devoir passer par une station au sol. Seul avantage des satellites à basse altitude, il n’y a pas de coûteux transit vers une orbite finale via un moteur interne.

En comparaison, seuls trois satellites géostationnaires suffisent pour couvrir la Terre mais à 36 000 km, ils ne peuvent servir qu’à la vidéo/télédiffusion (temps de transit trop long). On les utilise aussi pour la transmission de données et pour compléter des réseaux terrestres.

De nouveaux usages percent: les communications en zones isolées (plateformes, îles, océans, bateaux) et les usages gouvernementaux (militaire, drone, mission ISF, contrôle frontières). Oui, les gouvernements préfèrent des satellites commerciaux aux leurs. Il est loin le temps du monopole des Inmarsat, Intelsat et autre Eutelsat, autrefois des consortiums entre Etats. Aujourd’hui, c’est le règne des opérateurs commerciaux avec un simple droit de regard des Etats fondateurs.

Les supersatellites HTS et la propulsion électrique

Avec les satellites HTS, des débits 20 fois plus élevés sont possibles grâce à des faisceaux plus concentrés et la réutilisation des fréquences, comme pour les GSM. La propulsion électrique testée en 1964 s’industrialise enfin. On fait l’économie de la propulsion chimique et du poids des liquides qu’il faut emmener. Ils sont brûlés en quelques jours pour amener le satellite au bon endroit. Eutelsat 127B, 100% électrique, lancé par le dernier Ariane 5, fait 3,5 tonnes au lieu de six tonnes. Les nanosatellites existent grâce au tout électrique.

Le taux d’échecs des lanceurs, entre 6 et 8%, reste élevé et les carnets de tir des concurrents sont pleins pour récupérer le client. Les fusées Ariane 5 sont un miracle de fiabilité mais au coût de seulement huit fusées par an assemblées. SpaceX, tente le pari de la fiabilité, de l’innovation et du prix en même temps (fusée récupérable, lancement en série). Une fois lancé, c’est le satellite qui doit prendre le relais en termes de fiabilité et répondre aux températures de fonctionnement extrêmes, aux tempêtes solaires ou aux risques de collisions. Un de ses satellites a été heurté par le russe Kosmos-2251 en 2009. Avec lui et le test des Chinois de destruction d’un satellite par missile, 6000 débris ont été mis sur orbite. Ce sont désormais 18 853 débris supérieurs à un cm qui sont suivis par radar.

Et la géopolitique achève de compliquer le tableau des défis du spatial: en 2014, les Russes ont placé un satellite (espion?) entre deux Intelsat. Les Chinois ont testé un bras de récupération dans l’espace. Il ne manquerait plus que la Corée du Nord.

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