le secteur privé conquiert l’espace

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le secteur privé conquiert l’espace

Par Guy Perrin

Astronome à l’Observatoire de Paris, Guy Perrin a notamment contribué à l’instrument Gravité du Very Large Telescope et à l’étude du trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée. Membre de l’Académie des sciences, il est co-auteur du rapport « Grandes constellations de satellites : enjeux et impacts » (voir « En savoir plus »).

« Constellation » : ce mot désigne un ensemble d’étoiles, au sens étymologique du terme. Parmi les plus connues figurent les 12 constellations du zodiaque, qui servaient de repères temporels dans l’Antiquité. Les constellations visibles depuis l’hémisphère Nord ont été nommées par les astronomes des civilisations méditerranéennes ; ceux visibles uniquement depuis l’hémisphère Sud furent baptisés plus tard, notamment par l’abbé Lacaille au XVIIIe sièclee siècle. « Constellation » désigne par extension un groupe, au même titre que « Pléiade », qui provient d’un groupe d’étoiles de la constellation du Taureau.

C’est ainsi que le terme « constellation » a été naturellement utilisé pour désigner des ensembles de satellites fonctionnant soit conjointement, soit pour le compte d’un seul opérateur. Ces constellations sont mises en place par des lanceurs sur des trajectoires allant d’orbites basses, à quelques centaines de kilomètres d’altitude, jusqu’à des orbites géostationnaires offrant l’avantage de satellites fixes par rapport au sol et d’altitude beaucoup plus élevée, à 36 000 km. D’autres occupent également des orbites intermédiaires de 1 000 km à 20 000 km, certains répartissant leurs satellites entre basses et moyennes altitudes.

L’émergence du « nouvel espace »

Le premier satellite artificiel de l’histoire, Spoutnik 1, a été lancé en 1957 par l’URSS. Suivent les États-Unis en 1958 avec Explorer 1, puis la France avec son premier satellite, Astérix, en 1965. Ces précurseurs, essentiellement destinés à démontrer la capacité spatiale des États, présentent très tôt un intérêt scientifique.

Cependant, il n’a pas fallu longtemps pour que leur intérêt commercial se manifeste dans les télécommunications. En 1962, Telstar 1, lancé depuis Cap Canaveral, financé par des fonds privés 1, est le premier satellite de télécommunications mis en orbite, un tournant historique (avec notamment la première diffusion télévisée en direct en mondovision) et une brique expérimentale d’une toute première constellation de satellites commerciaux, Intelsat. Développée à partir de 1965, elle est représentative des constellations des années 1960 à 2000, constituées de quelques dizaines de satellites. Le taux annuel de lancements orbitaux du milieu des années 1970 au début des années 2000 variait entre 75 et 100.

Ce taux a fortement augmenté à partir de la fin des années 2010, passant à 300 en 2019, dépassant 1 000 en 2020 et atteignant 2 900 en 2023. 14 000 satellites ont été identifiés début 2024, la majorité ayant donc été lancée au cours des toutes dernières années. Et l’augmentation de la capacité des lanceurs augure bien d’une augmentation de la cadence.

Les dix dernières années ont vu l’avènement d’une nouvelle ère dans l’usage de l’espace, le New Space (nouvelle ère spatiale) qui associe de nouveaux acteurs – notamment du secteur privé, dont l’emblématique SpaceX d’Elon Musk –, une réduction des coûts de lancement grâce à vecteurs réutilisables, et réduction des coûts de fabrication des satellites utilisant des composants bon marché et/ou de petites plateformes lançables par des fusées à la portée des start-up (dont le nombre a quintuplé en dix ans). Ce bouleversement du secteur spatial offre la possibilité de constellations à basse altitude de plusieurs milliers à plusieurs dizaines de milliers de satellites bénéficiant des progrès technologiques et des recherches décrites dans un rapport de l’Académie des sciences publié le 30 mars 2024.

Le site Internet de l’Académie des Sciences : www.academie-sciences.fr

« Grandes constellations de satellites : enjeux et impacts », par François Baccelli, Sébastien Candel, Guy Perrin et Jean-Loup Puget, rapport de l’Académie des sciences, 30 mars 2024. En ligne, ainsi qu’une synthèse, sur son site Internet.

Le site Internet de l’Académie des Sciences : www.academie-sciences.fr

« Grandes constellations de satellites : enjeux et impacts », par François Baccelli, Sébastien Candel, Guy Perrin et Jean-Loup Puget, rapport de l’Académie des sciences, 30 mars 2024. En ligne, ainsi qu’une synthèse, sur son site Internet.

Le site Internet de l’Académie des Sciences : www.academie-sciences.fr

« Grandes constellations de satellites : enjeux et impacts », par François Baccelli, Sébastien Candel, Guy Perrin et Jean-Loup Puget, rapport de l’Académie des sciences, 30 mars 2024. En ligne, ainsi qu’une synthèse, sur son site Internet.

Services fournis par les constellations

L’espace est le seul moyen d’avoir un regard extérieur sur la Terre avec un grand nombre d’applications, depuis la surveillance de l’environnement2 à la surveillance des catastrophes, à la prévision météorologique et à la géolocalisation, y compris les applications agricoles et militaires, pour lesquelles il existe un grand nombre de constellations, mais constituées d’un petit nombre de satellites. Autre application majeure, les télécommunications, permettent de relier n’importe quel point du globe grâce à des téléphones dits « satellites ». A cela s’ajoutent les constellations de diffusion de programmes de télévision reçus via des antennes paraboliques.

La révolution du New Space ouvre la voie à des constellations constituées non plus de quelques dizaines de satellites, mais de milliers, voire de dizaines de milliers. Cette densité permet l’émergence d’applications à très faible latence, fonction du temps de parcours des ondes radio entre un émetteur et un récepteur à la vitesse de la lumière.3. Plus l’altitude des satellites est basse, plus le temps de latence est court. De 500 millisecondes pour les satellites géostationnaires, elle passe à 30 millisecondes pour les satellites en orbite basse, avec à la clé des performances de télécommunications et Internet quasi instantanées comparables à celles des réseaux fibre au sol. Les satellites en orbite basse se déplaçant très rapidement, il faudra beaucoup plus de satellites en réseau pour assurer un contact permanent avec les utilisateurs.

Ces nouvelles constellations sont donc synonymes de téléphonie mobile et d’Internet haut débit partout sur Terre, indépendamment des stations d’ancrage locales au sol. Ils permettent ainsi aux opérateurs de s’affranchir de tout contrôle local sur les télécommunications. Et ils sont très résistants, la destruction d’un ou de quelques satellites n’empêche pas le fonctionnement du réseau, qui peut être reconfiguré. Des propriétés cruciales également pour les applications militaires, et qui s’appliquent aussi bien aux constellations de télécommunications qu’aux constellations d’imagerie. Ces perspectives très intéressantes dans de nombreux domaines, commerciaux mais aussi stratégiques, sont aussi un enjeu de souveraineté, disposer de telles capacités conférant indépendance et autonomie aux États sur le plan stratégique.

Vers une surpopulation en orbite

Mais cela n’est pas sans effets secondaires, potentiellement très inquiétants au rythme actuel des lancements, contre lesquels mettent en garde un rapport du Government Accounting Office (GAO, organisme d’audit du Congrès américain) et celui de l’Académie des sciences. Le premier d’entre eux est la conséquence de cette croissance sur l’environnement. La centaine de lancements annuels à venir généreront leur part de polluants. Ils augmentent également le nombre de débris en orbite basse qui constituent un danger pour les satellites et les lanceurs eux-mêmes compte tenu des vitesses relatives élevées.4, plusieurs dizaines de kilomètres par seconde. Et pour toute présence humaine. En conséquence, les satellites doivent corriger leurs trajectoires pour éviter les débris lorsqu’ils peuvent être détectés.

Mais, plus inquiétant encore, la densité des satellites en orbite basse devient telle que la perspective d’un syndrome de Kessler ne peut plus être exclue. Selon cela, après une densité critique, une collision entre deux satellites va déclencher une réaction en chaîne incontrôlable conduisant à la production importante de débris, puis à la destruction d’un grand nombre de ces satellites touchés par ces débris, et ainsi de suite. . Cela s’accompagnera de l’impossibilité, au moins temporairement, de réaliser sans risques de nouveaux lancements, y compris des missions spatiales à des fins scientifiques.

Face à des perspectives inquiétantes, un besoin de régulation

Dans le domaine de l’astronomie, la présence d’un grand nombre de satellites en orbite basse génère une pollution néfaste aux observations depuis le sol. Les satellites réfléchissent la lumière du soleil et deviennent des sources lumineuses au coucher et à l’aube qui dégradent les données de la plupart des observatoires modernes. 30 % de ceux de l’Observatoire Vera C. Rubin, un télescope à grand champ qui sera mis en service en 2025 au Chili, risquent d’être en partie perdus si le nombre de satellites est triplé. C’est aussi la fin des sanctuaires qui protègent les observatoires radio des émissions de télécommunications terrestres, comme les déserts du Karoo en Afrique du Sud et de Murchison en Australie, où le réseau géant Square Kilometer Array Observatory, censé être le plus efficace jamais conçu pour la radio basse fréquence. l’astronomie, est en construction : elle ne sera pas à l’abri de ceux venant de l’espace.

Ces perspectives inquiétantes ont conduit l’Union astronomique internationale (UAI) à créer le Centre pour la protection du ciel (CPS) et à agir auprès des industries spatiales mais aussi auprès du comité de l’ONU sur les utilisations pacifiques de l’espace. l’espace extra-atmosphérique (Cupeea), qui a inscrit le sujet à son ordre du jour pour les cinq prochaines années. Cette coopération commence à porter ses fruits : par exemple, les dernières générations de satellites de la constellation Starlink de SpaceX – qui vise 42 000 satellites – sont bien moins lumineuses.

De même, des protocoles sont étudiés entre astronomes et opérateurs pour interrompre les émissions directes au-dessus des observatoires radio, même si les propres émissions des appareils électroniques embarqués restent une nuisance. Si certains opérateurs jouent le jeu de la coopération, la vigilance s’impose, comme le démontre l’exemple du prototype de satellite de communications BlueWalker III mis en orbite en 2022 : ses 64 m2 L’antenne en fait la sixième Source la plus brillante du ciel !

Il reste possible que toutes les grandes constellations commerciales ne soient pas financièrement viables et que la croissance actuelle finisse par ralentir, évitant ainsi l’apparition du syndrome de Kessler. Cependant, la pratique du « premier arrivé, premier servi » a ses limites et une régulation internationale fondée sur des normes établies par toutes les parties prenantes – à laquelle l’Académie des sciences, selon ses missions, entend contribuer à travers son rapport – est plus que jamais nécessaire. pour se prémunir contre d’éventuels abus dans ce domaine en plein essor.

 
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