- Parlons Espace -

 

 

Avenue Jean Gonord
BP25855
31506 TOULOUSE cedex 5

Amis Cite Espace sur Google+ Amis Cite Espace sur Facebook

 

‘’SMART’’SAT

 

Ce titre « Smartsat »  est un  néologisme bâti à partir de l’incontournable Smartphone qui encombre les poches  de tout citoyen branché. Téléphone,  Internet, photographie HD, etc dans un petit boitier d’une centaine de grammes. Quelle évolution en vingt ans depuis l’époque où il fallait 30 kg de matériel pour assurer péniblement ces fonctions.

Volume et masse diminués, performances et fiabilité accrues pour tous ces équipements au sol. Et qu’en est-il pour les satellites qui alimentent et font vivre ce réseau de télécommunication ? L’objet de cette note est de voir comment cette révolution technique  a profondément fait évoluer  le panorama des engins spatiaux qui orbitent autour de la Terre

Cliquez sur les images pour les agrandir

 

Le New Space ou l’espace devenu commercial

Pendant 30 ans, jusqu’en 1980, il a fallu définir, produire et fiabiliser les engins spatiaux et les performances prévalaient sur le coût des programmes. Mais dès que les techniques ont été maitrisées et l’exploitation commerciale envisagée, ce sont les coûts de production et d’exploitation qui sont devenus la première préoccupation des industriels et des exploitants. Il faut y ajouter la recherche de rentabilité en améliorant et diversifiant les offres faites aux divers utilisateurs.

 

Améliorations  Lanceurs et Lancements

Le coût le plus spectaculaire de la mise sur orbite est le lancement et la masse d’ergols consommés. Il faut améliorer les lanceurs et optimiser les conditions de lancement qui aboutissent au prix de 20.000€ facturés au  Kg utile placé  en orbite basse. Beaucoup de progrès ont été faits, toujours tempérés par le prix du risque qui est la coûteuse perte des satellites emportés. Pour progresser, il fallait chercher ailleurs des économies.
Une idée très ancienne mais longtemps jugée utopique est de se tourner vers l’énorme premier étage des fusées, véritable locomotive spatiale, qui ne fonctionne que quelques minutes avant de terminer dans la mer. Comment récupérer et réutiliser ces moteurs couteux ? Il faut les doter d’équipements complémentaires à base de rétro fusées  qui vont piloter et freiner l’étage pour transformer la chute en atterrissage. Cette manœuvre complexe a été mise au point par la société U.S.  SpaceX et parait prometteuse pour réduire les coûts de lancement.  Pour le lanceur  Falcon X,  la récupération est prévue dans 75 % des tirs en orbite basse et dans 50 % des tirs en orbite haute. Impact sur le prix de 30%.

 

Cliquez sur les images pour les agrandir

 

De son côté, Arianespace a pressenti le risque de ce basculement américain vers le New Space où tout est subordonné à l’efficacité et au commercial. Un effort a été lancé avec Ariane 6. Un peu tardif, est-il suffisant ou risque-t-on de rejouer 3615-Ariane ?

Cette question est importante.  Elle fera l’objet d’une autre Page de la Quinzaine

 

Améliorations des charges utiles classiques

Au niveau de l’équipement qui va remplir la mission du programme dans l’espace, l’amélioration a été continue et a suivi les énormes progrès faits par la technologie et l’informatisation. Sur les grands satellites en orbite géostationnaire, les progrès suivent les nouveautés  sans révolution : on gagne du poids et des performances. La grande évolution va porter sur les constellations de satellites qui se partagent quelques orbites choisies pour assurer la couverture la plus complète et permanente de la Terre. Dans ce cas, ce n’est plus un satellite particulier qui assure la mission mais un essaim de dizaines de petits satellites. La panne d’un élément du système n’est plus catastrophique, les contraintes de contrôle de fiabilité peuvent être allégées et les coûts de fabrication diminués. Les exemples les plus connus sont le GPS (Global Positioning System) et Galileo, un équivalent européen en développement qui nous donnent notre position géographique.

A noter que simplifier des contrôles longs et couteux a été compensé par des exigences de qualité et de fiabilité sur les composants et la fabrication des ensembles. En résumé, diminution des masses, des coûts et amélioration notable des performances.

 

Miniaturisation et facilités offertes

Le rêve des chercheurs et des passionnés d’espace a toujours été d’envoyer un petit satellite peu couteux  et de recevoir ses données. Pendant longtemps, lanceurs et Agences ont fait peu de place à un tel souhait. Trop compliqué et un peu risqué. Petite exception  pour quelques radioamateurs avec un modeste succès.

 

Cliquez sur les images pour les agrandir

 

Les progrès techniques ont permis dès les années 2000 de réunir une charge utile scientifique  et les servitudes (alimentation, réception, transmission) dans un cube de 10cm de côté pesant environ 1 kg. Deux Universités américaines ( Stanford et Cal Poly) ont établi en 1999 des normes  facilitant l’emport et le largage par un lanceur. Le projet a été accepté et c’est ainsi qu’a débuté la Génération CubeSat ouverte sur un petit concours aux Universités de tous pays.
La rigueur technique imposée par l’espace complète la formation des chercheurs et des ingénieurs. Elle aura des retombées positive dans le parcours professionnel des étudiants.
Le nombre de ces Cubesats a cru rapidement  et c’est par centaines qu’on les compte actuellement.

 

Génération Cubesat

Premier constat :   sur quelques centaines de cubesats,  la liste est longue des pays les réalisant  qui n’ont aucune recherche ou industrie spatiale. Il s’agit donc d’une ouverture et généralisation sans précédent de techniques exigeantes et formatrices.

Que mettre dans un Cubesat ?

Les limites de masse et volume n’autorisent pas toutes les expériences, mais les cubesats sont d’abord des bancs de formation aux techniques et contraintes spatiales. Et les nombreuses réalisations ont montré qu’ils suscitaient des missions très astucieuses. La facilité d’assembler plusieurs cubesats a été rapidement accordée permettant d’en regrouper jusqu’à 12 pour une mission  en élargissant considérablement la gamme des expérimentations possibles. Beaucoup d’expériences scientifiques, de mesures dans l’environnement spatial  mais aussi de services précis comme le suivi du trafic aérien civil ou des observations de phénomènes terrestres sont abordées par ces petits satellites..

 

Programme  Cubesat français.

L’idée est séduisante et a suscité l’intérêt de nombreuses Universités et Grandes Ecoles. Mais la mise en application a rapidement montré les difficultés de ce type de projets. Un projet spatial s’étend sur au moins 3 à 5 années et ce sont plusieurs promotions d’élèves qui doivebt y participer. Il faut donc que l’Etablissement crée une structure pérenne avec des enseignants qui encadreront le projet.

 

Cliquez sur les images pour les agrandir

 

Le développement est aidé par les Agences spatiales qui très rapidement ont vu l’intérêt de cette sensibilisation des étudiants au secteur spatial et ont offert des Unités d’accueil et d’aide  aux Universités et Ecoles. On peut citer :

EXPRESSO (CNES-Toulouse) 2006-2011  (Expérimentations et Projets Etudiants dans le domaine des Système Orbitaux et ballons stratosphériques)

JANUS (CNES –Toulouse)  En cours (Apprentissage Jeunes par Nanosats en Universités et écoles Supérieures)

FLY YOUR SATELLITE   (FYS)-ESA Ouvert aux participants à l’Agence Spatiale Européenne

De nombreuses Universités ont engagé des programmes. Il faut citer le dynamisme et les succès de L’Université de Montpellier avec ses projets ROBUSTA et l’Ecole Polytechnique qui a fait voler son premier X-cubesat.

 

En conclusion

On ne peut pas écarter le risque de pollution supplémentaire généré par ces nombreux petits objets spatiaux.  Actuellement, ce sont quelques centaines d’objets qui s’ajoutent aux 20.000 de taille comparable recensés dans l’espace. Le risque n’est pas grand, mais à suivre!

Cette évolution a de nombreux aspects positifs. Le domaine spatial s’ouvre au plus grand nombre par l’enseignement supérieur. On a d’abord vu le réalisme commercial secouant les grandes agences étatiques  et maintenant  dans cette percée, les Universités apportent jeunesse et fraicheur !           

Et, on n’a pas parlé de Mars !!!

 

 

Textes : Jack Muller

Illustrations: Internet

crédits image: http://hubblesite.org/gallery http://www.esa.int/