21 Décembre 2021

[Quézako?] #60ansCNES – Toujours plus petits ? Vraiment ?

Comme de nombreux secteurs, le spatial vit la révolution de la miniaturisation, grâce à des avancées techniques et technologiques. Pour preuve, le développement ces dernières années des nanosatellites, même si les gros satellites ont encore aujourd’hui toute leur place dans l’écosystème spatial.

Les satellites du CNES, SPOT-1 (à gauche) lancé en 1986 et Angels (à droite) lancé en 2019. Crédits : CNES.

La miniaturisation en marche

A gauche, le satellite d'observation SPOT-1 lancé en 1986 : 1750 kg. A droite, Angels lancé en 2019 : 20 kg. 33 ans et 1730 kg séparent ces 2 engins. Bon, soyons honnêtes, ces satellites ne sont pas comparables dans le sens où ils n’ont ni les mêmes objectifs, ni les mêmes performances. Il n’empêche : dans le spatial comme ailleurs, la miniaturisation est en marche !

Dans le contexte du New Space qui voit les grandes agences spatiales concurrencées par le secteur privé, développer des nanosatellites (entre 1 et 50 kg), tels que Angels, plus petits et plus légers, est une idée séduisante. Ainsi, dès 2016, le CNES a posé les bases d’une filière industrielle basée sur le satellite de démonstration Angels (voir encadré). « Plus qu’un nanosatellite, explique Eric Boussarie, sous-directeur de l’Unité Préparation du futur au CNES, Angels est un cubesat : un satellite dont la base est un cube de 10 cm de côté. Il peut être composé d’un seul ou de plusieurs de ces cubes. Et le gros avantage est qu’il s’agit d’un modèle standardisé. » Ainsi, l’interface qui permet de l’installer dans la fusée, ou les équipements assurant les fonctions de servitude (en dehors des instruments destinés à la mission), comme les antennes de télécommunications, sont standardisées. « C’est intéressant car cela pousse naturellement à la coopération entre laboratoires, entre industriels, entre pays…  »

Moins chers, fabriqués rapidement, les cubesats présentent donc de nombreux points forts. En revanche, ils ne peuvent assurer des missions de longue durée ou qui nécessitent des instruments spécifiques, souvent plus volumineux et massifs. La standardisation a ses limites, la miniaturisation aussi.

Eric Boussarie, sous-directeur de l’Unité Préparation du futur au CNES. Crédits : CNES.

dans le détail

« Comme toujours dans le domaine spatial, tout est affaire de compromis. Et la miniaturisation peut parfois être un frein à la performance. En optique par exemple : votre téléphone qui tient dans la poche fait certes de très belles photos. Mais cela ne sera pas suffisant pour un cartographe par exemple, qui aura besoin de la qualité géométrique des images des satellites Pléiades. »

Autre exemple : l’énergie. Les satellites bénéficient aujourd’hui de la propulsion électrique pour être manœuvrés dans l’espace. Ce système permet de réduire nettement la masse de carburant à emporter. Mais certains engins, à l’image des satellites de télécommunication, ont besoin de beaucoup de puissance électrique pour fonctionner. Pour retransmettre un match de rugby par exemple. Et là, pas de miracle, il faut des panneaux solaires et des batteries, équipements volumineux.

Avant, c’était un bloc de verre d’une vingtaine de kg. Nous l'avons remplacé par un filtre qui pèse à peine 100 g !

Une antenne développée par la start-up Anywaves : 90 mm de diamètre et moins de 125g. Les antennes font partie des équipements bénéficiant de la miniaturisation. Crédits : Anywaves.

« Ce qui est sûr, nuance Eric Boussarie, c’est que nos ingénieurs, en lien avec les industriels, travaillent depuis 20 ans à développer des équipements plus petits et toujours aussi performants ». Comme les antennes télescopiques qui se déploient dans l’espace. « Je pense aussi à l’éclateur spectral, ce système qui équipait les télescopes et qui permet de décomposer la lumière pour obtenir des images en couleur. Avant, c’était un prisme, un bloc de verre d’une vingtaine de kg. Nous avons réussi à le remplacer par un filtre qui pèse à peine 100 g ! » Et ainsi réaliser des instruments et des équipements plus légers, et moins coûteux à lancer.
« Toutefois, conclue Eric Boussarie, la miniaturisation n’est pas la seule voie que nous devons suivre pour soutenir le développement du secteur spatial. Prenez les satellites Pléiades Neo, actuellement déployés par Airbus DS pour l’observation de la Terre. Ces satellites commerciaux prennent la suite des satellites Pléiades développés sous l’égide du CNES. Notre impulsion a été déterminante pour développer le business de ces gros satellites. » Comme quoi, parfois, la taille, ça compte.

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Venise capturée par Pléaides Neo avec une résolution de 30 cm. Les instruments d’imagerie spatiale sont toujours plus performants, mais par conséquent, difficilement « miniaturalisables ». Crédits : Airbus DS 2021.

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d’ANGELS à KINéIS

« On a soutenu une idée, financé un projet, développé un démonstrateur qui a fait ses preuves… Et lancé la filière industrielle européenne des nanosatellites. » Pour Eric Boussarie, sous-directeur de l’Unité Préparation du futur au CNES, Angels est une réussite. Ce prototype de nanosatellite, basé sur des cubesats, a démontré sa faisabilité. Et il fait aujourd’hui des petits. Grâce au soutien du CNES et de CLS, la société toulousaine Kinéis va fabriquer 25 de ces nanosatellites, qui formeront une constellation dédiée à l’Internet des objets. Les premiers lancements sont prévus en 2023.

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