By akademiotoelektronik, 05/04/2022

L'Eldorado à portée de fusée

Space X a tout changé. En quelques années, la société de transport spatial d'Elon Musk a cassé les coûts de lancement des satellites et montré que des start-up pouvaient rogner les positions établies des géants du secteur. L'industrie des satellites dans son ensemble (fabrication, lancement, équipements au sol, services liés) pèse désormais plus de 210 milliards de dollars, soit deux fois plus qu'il y a dix ans, selon la Satellite Industry Association. Alors que certains imaginent déjà la loi de Moore sur les microprocesseurs s'appliquer à ces technologies de pointe, l'espace devient une activité qui peut être financée par des acteurs privés. Des projets ambitieux, pour ne pas dire irréalistes parfois, réussissent à convaincre des investisseurs. Les jeunes pousses du secteur ont aspiré l'an dernier près de 2 milliards de dollars de capital-risque. Des stars de la tech comme Peter Thiel et Jeff Bezos, des renifleurs de bonnes affaires comme Richard Branson, des stars du cinéma tels Leonardo DiCaprio s'y intéressent de près. La conquête de nouveaux marchés dans l'espace, du tourisme orbital à l'exploitation minière des astéroïdes, est «la nouvelle frontière» du xxie siècle. Les progrès technologiques pourraient être plus rapides qu'on le pense. Les acteurs historiques comme la Nasa comptent bien capitaliser sur les investissements des disrupteurs pour sous-traiter certaines activités et accélérer leurs propres projets. Pour Jean-Jacques Dordain, qui a dirigé l'Agence spatiale européenne jusqu'en 2015, «la compétition actuelle entre entreprises devrait générer de bonnes idées et de meilleures solutions». Démonstration dans six domaines.

Connecter le monde entier

Le 16 mars dernier, entouré de Rick Scott, le gouverneur de Floride, et de ses partenaires d'Airbus, Greg Wyler n'était pas peu fier. Le fondateur de OneWeb lançait la construction de la première chaîne robotisée de microsatellites au monde à Sewall en Floride, à quelques kilomètres du mythique Cap Canaveral, un projet de 85 millions de dollars. L'aboutissement de quinze années de combat pour ce pionnier de l'Internet pour tous, résolu à raccorder au Web les 3 milliards de personnes qui en sont encore privées. Une étape nécessaire pour accélérer le progrès économique dans les zones les plus déshéritées. En deux ans, 900 microsatellites de 150 kg vont être fabriqués, leur lancement devrait commencer fin 2018. Un changement de paradigme sur un marché où l'on est habitué à produire un satellite de plusieurs tonnes par mois. Ces centaines de satellites stationneront à 1250 km, orbite nettement plus basse que celle des géostationnaires (36000 km), chers à lancer et à entretenir. L'arrivée de ces produits «low cost» rebat les cartes. De nombreuses entreprises se sont penchées sur la question de la couverture mondiale du Web, mais les projets échafaudés ces dernières années se sont révélés plus difficiles à mettre en oeuvre que prévu. Google a abandonné l'idée de drones solaires à très haute altitude pour se focaliser depuis janvier sur le projet Loon et ses quelque 100000 ballons gonflés à l'hélium et pilotables à distance. De son côté, Facebook continue à creuser la piste de drones. Début juillet, le deuxième vol d'essai de son Aquila, alimenté par l'énergie solaire, s'est révélé beaucoup plus convaincant que le premier, qui s'était conclu par un crash.

Observer la planète à la loupe

Avec l'effondrement des tarifs d'observation depuis les satellites en orbite basse et l'augmentation de la puissance de calcul des ordinateurs, on voit apparaître de nouveaux services. En témoigne l'accord conclu en 2016 entre le Cnes et la SNCF sur la surveillance de la déformation des rails et de l'état du ballast - le mélange de sable et de gravier qui maintient les traverses d'une voie ferrée. Les satellites devraient venir remplacer les lunettes d'observation du personnel d'entretien des voies, «alors qu'au départ, l'idée était de piloter le trafic ferroviaire via le satellite européen Galileo», raconte amusé le président du Cnes, Jean-Yves Le Gall. Autre exemple: le suivi des engagements pris fin 2015 par les signataires de l'accord sur le climat lors de la Cop21. «À partir de 2020, les satellites européens Microcarb et Merlin seront chargés de mesurer l'impact des mesures prises en matière de réduction du gaz carbonique et du méthane», explique Jean-Yves Le Gall.

Les satellites ont joué un rôle décisif dans l'observation des conséquences du réchauffement climatique, comme la montée régulière du niveau des océans depuis les années 80. Les progrès de l'imagerie à très haute résolution apportent aussi, parfois, de bonnes nouvelles: les scientifiques viennent de revoir à la hausse (+10%) l'étendue du couvert forestier mondial. Par ailleurs, le déploiement de Galileo, le service européen de géolocalisation, pleinement opérationnel en 2019, devrait offrir des possibilités encore insoupçonnées pour l'Internet des objets, avec une précision bien supérieure à celle de l'américain GPS. Précis au milliardième de seconde près, il sera un outil imbattable pour dater des événements - très utile par exemple pour l'évaluation des dommages et intérêts à payer par les assurances. Mais les orbites, déjà bien peuplées, vont être encore plus encombrées, avec un risque croissant de collision.

Nettoyer les orbites encombrées

Gravity, le film de 2013 avec George Clooney et Sandra Bullock, décrit de manière assez réaliste les dégâts que peuvent infliger aux équipements spatiaux les débris de satellite, les composants de fusées usagées, voire des outils perdus par les astronautes. À 28000 km/h, un fragment de quelques centimètres peut causer des dommages considérables. En moins d'un quart de siècle, le nombre de débris suffisamment gros pour détruire un vaisseau spatial a déjà plus que doublé, selon l'Agence spatiale européenne (ESA). Depuis le lancement du premier Spoutnik en 1957, «quelque 42000 objets artificiels de plus de 10 cm se sont accumulés dans l'orbite terrestre, observe Christophe Bonnal, expert à la direction des lanceurs du Cnes (1). Même si l'on arrêtait les lancements, le nombre de déchets continuerait à augmenter à cause des collisions.» Rien que pour ses dix satellites en orbite basse, l'ESA reçoit une alerte collision par semaine. «Si la prise de conscience de cette problématique a progressé, les investissements pour y remédier sont toutefois relativement faibles», constate Arthur Sejor d'Archery Consulting.

Des mesures préventives ont donc été prises: plus aucun satellite ne peut rester en orbite vingt-cinq ans après sa fin d'exploitation. Une contrainte qui est désormais intégrée dès la conception. Mais il faudra bien aller «repêcher» les morceaux actuellement en rotation autour de la planète et ceux des années a venir. Les spécialistes explorent toutes sortes de pistes: filet géant, voile à énergie solaire, épuisette, harpon, bras robotique, tentacule, laser... Objectif: attraper, ralentir, ou frapper les débris pour les précipiter dans l'atmosphère où ils se désintégreront.

En décembre, l'Agence spatiale japonaise a testé un câble électrifié de 700 mètres pour attirer par électromagnétisme les déchets afin de les freiner et d'accélérer ainsi leur retombée dans l'atmosphère. Malheureusement, la longe tressée d'acier inoxydable et d'aluminium, développée avec un spécialiste des filets de pêche, n'a pas réussi à se déployer. L'ESA espère avoir plus de succès avec la mission e-Deorbit. Équipé d'un bras robotique ou d'un filet, son satellite nettoyeur de l'espace utilisera ensuite ses propulseurs pour réduire son altitude et se consumer sans danger dans l'atmosphère terrestre. On peut aussi envisager, au lieu de les éliminer, d'exiler les satellites en fin de vie dans une zone cimetière, bien au-delà des 36000 km où gravitent les satellites opérationnels. C'est l'objet du projet TeSeR porté par un consortium de dix entreprises chapeauté par Airbus. Fixé sur le satellite, un module «ultrafiable et à bas coût» doit se charger de l'expédier loin des zones fréquentées.

Développer un nouveau tourisme

«Fly me to the Moon... OK.» C'est par ce tweet inspiré de la chanson de Frank Sinatra qu'Elon Musk, le flamboyant milliardaire de la Silicon Valley, a annoncé le 28 février la signature par deux passagers privés du premier contrat de vol vers la Lune pour la fin 2018. Une odyssée de près de 650000 km en une semaine! De quoi donner le vertige. À quel prix? Aucun chiffre n'a été précisé, mais certainement de l'ordre de plusieurs millions de dollars. Ces «touristes» du troisième type embarqueront à bord de Dragon 2, une variation de la capsule destinée au transport des astronautes de la Nasa. Reste à terminer le développement du lanceur SpaceX. Les entraînements débuteront dès cette année. Anticipant l'essor de ce loisir de l'extrême, l'administration américaine a déjà fixé en 2015 le cadre légal des procédures de sélection et d'entraînement des candidats au frisson spatial. Impératif car ils se bousculent. Parmi eux, les stars Justin Bieber et Leonardo DiCaprio ont déjà signalé leur intérêt. L'espace sera-t-il un jour une destination touristique, sinon banalisée, du moins envisageable pour tout un chacun? Ils sont nombreux à en être persuadés: le PDG de SpaceX, Jeff Bezos d'Amazon, Richard Branson, l'atypique fondateur de Virgin, le milliardaire de l'hôtellerie Robert Bigelow ou encore le gouvernement russe.

De 2001 à 2009, sept touristes ont déjà fait «un tour» à destination de la station spatiale internationale (SSI) à bord du vaisseau russe Soyouz. Parmi eux, le milliardaire américain Dennis Tito, qui a déboursé la «modique» somme de 20 millions de dollars. Les vols suborbitaux promis par Jeff Bezos, à 100 km d'altitude seulement, permettront de s'initier. Après, il restera à donner aux véhicules plus de confort. Sur la base d'une technologie rachetée à la Nasa, Robert Bigelow ambitionne de commercialiser en 2020 des chambres gonflables «avec vue» (sic) plus spacieuses et confortables que la SSI. En 2016, un prototype en fibre Kevlar de 16 m3 a été arrimé avec succès à la SSI. Compressée, la structure se transporte aisément pour être gonflée dans l'espace. De quoi réduire le coût de mise en orbite. Autre avantage: sa résistance aux débris spatiaux. Mais au prix de 20 millions de dollars pour deux mois, Robert Bigelow mise d'abord sur les chercheurs et les pionniers des nouvelles puissances spatiales pour occuper son «hôtel». «Reste que si les technologies actuelles sont relativement matures pour un usage industriel, note le consultant Arthur Sejor, elles ne le sont pas pour le transport de personnes, pour lesquelles les exigences de fiabilité sont beaucoup plus élevées que pour un satellite.» On imagine bien les dégâts en termes d'image que provoquerait l'explosion d'une navette Amazon ou Virgin en cours de route. Du coup, de l'avis d'Arthur Sejor, «cette nouvelle forme de tourisme ne devrait pas se concrétiser avant 2030». Le fougueux Elon Musk compte bien faire mieux que ça!

Exploiter les richesses des astéroïdes

Étienne Schneider ne cache pas sa satisfaction. «En un an, plus de 60 sociétés et centres de recherche internationaux venus des États-Unis, du Japon et d'Europe ont frappé à notre porte pour savoir comment s'installer dans notre pays», observe le vice-premier Ministre du Luxembourg au retour d'une mission «espace» sur la côte ouest des États-Unis. Quatre de ces acteurs sont déjà passés à l'acte: les start-up américaines Planetary Resources et Deep Space Industries, la japonaise Ispace et le fonds allemand OHB, tous séduits par le projet de loi favorable à l'implantation dans le grand-duché des «sociétés minières de l'espace». Oui, vous avez bien lu, des entreprises qui projettent d'exploiter des ressources minières sur des astéroïdes, voire sur d'autres planètes.

L'initiative d'Étienne Schneider a de quoi surprendre venant du plus petit des États de l'Union européenne, mais en fait le Luxembourg connaît bien l'industrie spatiale. Non content d'héberger l'ESA, le grand-duché est aussi à l'origine de SES, le premier opérateur européen de satellites. Pour diversifier ses activités au-delà de la finance, augmenter ses recettes fiscales et attirer de nouveaux emplois high-tech, le Luxembourg cherche à capitaliser sur le marché en devenir de l'exploitation minière spatiale, qui pourrait un jour répondre à l'épuisement des ressources terrestres. Deux ans après les États-Unis, le Luxembourg doit devenir, ce 13 juillet, le premier pays européen à donner un cadre légal à la prospection minière privée de l'espace, inspiré du droit maritime. «Signé en pleine guerre froide, le traité de 1967 interdit qu'un État s'approprie tout un astéroïde. Par contre, il est muet sur les ressources de ces mêmes astéroïdes», souligne l'avocat Jean-Louis Schiltz, conseil du gouvernement. Il souhaite appliquer à l'espace les mêmes règles internationales que pour la pêche: les océans n'appartiennent à personne et le poisson revient à celui qui l'exploite.

Le vice-Premier ministre a déjà converti à sa vision le Portugal, les Émirats arabes unis et le Japon. Et espère bien que l'ONU se saisisse prochainement du sujet. Sur un budget de 200 millions d'euros, le Luxembourg en a déjà investi un quart. Notamment 25 millions dans Planetary Resources, une start-up de l'État de Washington fondée par le milliardaire Peter Diamantis, qui se contente pour l'instant de placer en orbite des minitéléscopes mais a déjà séduit Richard Branson et Eric Schmidt. D'ici les législatives luxembourgeoises de 2018, un fonds public/privé devrait être mis en place pour créer une agence nationale de régulation spécifique aux projets commerciaux.

L'initiative luxembourgeoise peut paraître utopique à première vue: la plupart des astéroïdes se trouvent très éloignés de la Terre, essentiellement entre Mars et Jupiter. Reste certes les plus proches de la Terre ou les géocroiseurs qui passent à sa proximité. Jusqu'ici, seuls des Japonais ont pu faire atterrir un robot sur l'un de ces corps célestes pour en rapporter quelques poussières. Mais depuis une décennie, une dizaine d'entreprises se sont positionnées sur ce créneau. Naveen Jain, le fondateur de Moon Express, a pu lever 20 millions de dollars en janvier dernier. Sa société a été la première à décrocher une autorisation d'exploitation commerciale sur la Lune de la part du gouvernement américain. Pour l'instant, elle est la seule.

Conquérir Mars, l'ultime frontière

Leonardo DiCaprio, qui il est vrai en a vu d'autres entre le naufrage du Titanic et les ours des Rocheuses, est maintenant prêt à partir à la conquête de Mars. Et à réellement fouler le sol poussiéreux de la planète rouge - pas comme Matt Damon qui ne l'a fait qu'à l'écran. Pour la star, comme pour un nombre croissant d'entrepreneurs, d'artistes ou de célébrités, Mars est la nouvelle frontière. Donald Trump souhaite y envoyer un équipage avant la fin de son mandat en janvier 2021, ce qui est clairement impossible. L'objectif officiel de la Nasa parle plutôt de la décennie 2030. Pour Thomas Pesquet, c'est «l'aventure technologique du siècle». Il faut reconnaître qu'elle ne sera pas de tout repos. «La technologie actuelle permettrait certes d'envoyer un équipage vers Mars, mais plusieurs challenges restent à résoudre», insistent Jean-François Clervoy et Franck Lehot dans leur Histoire de la conquête spatiale (2). «La faible densité de l'atmosphère martienne nécessite de disposer de systèmes de freinage et d'atterrissage pour des vaisseaux bien plus lourds que les petits robots déposés jusqu'à présent», donnent-ils comme exemple de complication. De larges parachutes supportant des vitesses hypersoniques et des boucliers de freinage gonflables sont à l'étude. Sur place, les astronautes devront en outre se protéger des radiations et des poussières corrosives. Pour redécoller, il leur faudra fabriquer sur place le carburant nécessaire, peut-être à partir de l'eau, du méthane et de l'hydrogène disponibles. Si des hommes ont déjà mené des expériences d'isolement, une mission aussi longue et éloignée dans l'espace n'a encore jamais eu lieu.

Contrairement à ce qui s'est passé pour la Lune, la Nasa pourrait ne pas être la première à atteindre l'objectif. Les initiatives privées fleurissent. Plusieurs organismes sont en train de planifier une colonie humaine, parmi lesquelles Mars One, fondation créée par l'ingénieur néerlandais Bas Lansdorp. Plus de 200000 candidats se sont portés volontaires, et après un premier écrémage il en reste encore 100, pour 24 places. Cette année, trois à quatre groupes doivent être recrutés à plein temps pour des entraînements qui feront l'objet d'une téléréalité - dont les revenus forment l'essentiel du business model. La conquête martienne sera peut-être, plus qu'un «business», une nécessité si les conditions de vie sur Terre devaient se dégrader plus vite que prévu. Dans le cadre d'un documentaire diffusé par la BBC, le célèbre physicien Stephen Hawking a récemment estimé que, s'ils veulent survivre, les humains devront quitter la Terre d'ici cent ans et coloniser une autre planète...

(1) «La pollution spatiale», Christophe Bonnal. Belin, 2016

(2) «Histoire de la conquête spatiale», Jean-Christophe Clervoy et Frank Lehot. Vuibert, 2015

Des sommes astronomiques

13,3 milliards de dollars Le montant investi dans les start-up de l'espace depuis 2000. (Source: Goldman Sachs)25 à 50 milliards de dollars La valeur estimée du gisement de platine d'un astéroïde de la taille d'un terrain de football. (Source: Planetary Resources).250000 dollars C'est le prix du billet d'une visite dans l'espace sur Virgin Galactic, soit 80 fois moins cher que celui de Dennis Tito sur Soyouz en 2001. (Source: Goldman Sachs)

75 ans de conquête spatiale

3 octobre 1942 L'ère spatiale démarre avec les fusées V2 des ingénieurs allemands Wernher von Braun et Hermann Oberth.4 octobre 1957 Lancement du premier satellite par les Russes, Spoutnik 1.12 avril 1961 Le Russe Youri Gagarine (1) est le premier homme envoyé dans l'espace.20 juillet 1969 L'Américain Neil Armstrong (2) est le premier homme à poser le pied sur la Lune au terme de la mission Apollo 11.12 avril 1981 Premier décollage de la navette spatiale américaine Columbia.1986 Assemblage de la première station spatiale Mir, à laquelle la station spatiale internationale a succédé en 2001.28 avril 2001 Le milliardaire américain Dennis Tito devient le premier touriste de l'espace pour 20 millions de dollars.3 juin 2010-4 nov. 2011 Test réussi pour une mission «martienne» à terre, à Moscou: 525 jours d'isolement pour trois Russes, un Italien, un Français et un Chinois. 12 nov 2014 La sonde spatiale Rosetta (3) pose son atterrisseur Philaé à la surface de la comète «Chury» pour mieux comprendre la formation du système solaire.31 mars 2017 SpaceX réussit à faire décoller une fusée (4) dont le premier étage a déjà été utilisé, une première. Et un prélude aux fusées réutilisables?