Qu’est-ce qui pèse moins de 10 kg, mesure 10x10x10 cm et a un prix discount de 500 000 $ ?

Des Lilliputiens aux pays des géants, voilà comment on pourrait comparer les nanosatellites (NS) dans le domaine aérospatial. Là où les satellites ordinaires, les fusées ou les stations spatiales se caractérisent par une taille de plusieurs dizaines (et parfois centaines) de mètres, les NS sont de simples cubes d’environ10 kg et mesurant 10x10x10 cm. Pourtant, leur taille n’est pas un désavantage mais un atout. En effet, lorsque l’on veut envoyer quelque chose dans l’Espace, le poids et la taille sont deux paramètres clefs régissant le coût de l’opération. Pour un satellite ordinaire ? Comptez plusieurs centaines de millions d’euros. Un NS ? 500 000 €, soit près de 200 fois moins.

Né aux USA, à travers une collaboration entre l’Université Polytechnique de Californie San Luis Obispo et l’Université de Standford, le concept des NS ne remplacera pas tout de suite celui de leurs massifs homologues, mais leurs promesses intéressent le monde entier. Outre leur prix réduit, les NS ont tous une structure quasiment identique, et donc modulable, qui permet d’intégrer à ceux-ci diverses fonctionnalités, telles que des capteurs, des caméras et autres équipements électroniques. Ainsi, les NS peuvent permettre d’observer la Terre, de faire des mesures météorologiques (température, etc.) mais aussi d’observer l’Espace, ce qui intéresse forcément ceux qui étudient le climat, ainsi que la Terre et l’activité qui y règne : géologues, géophysiciens, géographes, climatologues…
Tout cela, les NS le font de manière plus « flexible » qu’un satellite ordinaire, dont la taille et la mobilité en font un objet relativement complexe à utiliser. L’avantage des NS est donc d’être ciblés sur un rôle bien précis et de s’y consacrer pleinement.

En Israël, l’intérêt pour les NS n’est pas nouveau. En effet, de grands noms du domaine aérospatial israélien s’intéressent au sujet depuis quelques dizaines d’années déjà, tels que Prof. Chaim Eshed. Aujourd’hui, ce secteur est en plein essor. Le Technion a par exemple inauguré il y a quelques mois sa station de contrôle de NS et projette de lancer trois nanosatellites d’ici la fin de l’année à travers le projet Adelis-SAMSON. De même, l’Université Ben Gourion du Néguev a elle aussi son propre programme (voir lien en fin d’article pour plus de détails). A Herzliya, le Centre des Sciences, dirigé par Dr. Meir Ariel, propose une approche radicalement différente : le Centre veut apporter les NS le plus près possible du public en faisant fabriquer des NS par… des lycéens. L’idée fonctionne puisque plusieurs NS ont déjà été fabriqués ou sont en cours de fabrication. Le premier, Duchifat-1 (Hoopoe en anglais, un oiseau), a été lancé avec succès en 2012 et fonctionne toujours.

Cette approche a séduit l’Université de Tel Aviv (TAU), donnant naissance à un partenariat entre le Centre des Sciences d’Herzliya et TAU, via l’école Porter de sciences environnementales et géophysiques. Son directeur, Colin Price (voir Photo 1), a accepté de répondre à quelques-unes de nos questions.

• Comment l’aventure « nanosatellites » a-t-elle commencé à l’école Porter ?
Tout a commencé grâce au Prof. Chaim Eshed (Technion) et son enthousiasme pour les NS. Il connaissait Meir Ariel et le travail du Centre des Sciences d’Herzliya et recherchait de plus des applications pour la recherche scientifique. Ensemble, ils ont approché TAU pour trouver des fonds pour financer divers satellites. La fondation Porter, que je dirige, a choisi de participer à ce financement pour un NS, avec l’idée d’en faire une plateforme pour des études climatologiques et environnementales, ce qui est mon domaine d’expertise.

• Comment ce projet va-t-il se dérouler ?
Tout d’abord, un laboratoire doté d’une salle blanche sera construit dans le bâtiment de l’école Porter pour la construction des NS par des élèves de TAU, l’objectif étant de lancer un NS tous les deux ans. Un programme scolaire spécial sera proposé à des étudiants chaque année incluant la fabrication, le lancement, le contrôle et l’utilisation des NS. A ceci s’ajoutera l’offre de bourses de recherche pour des étudiants, ainsi que des appels offres pour des scientifiques intéressés par le projet. Meir Ariel sera également doté d’un bureau à l’école Porter et il travaillera à temps partiel entre TAU et Herzliya. Le financement pour deux NS a déjà été confirmé. Enfin, des conférences seront organisées régulièrement afin de communiquer autour de ce sujet à TAU et au public en général.

• Pourquoi des NS ?
Leur flexibilité et leur coût réduit permettent de rendre plus facile l’étude de la Terre ou de l’Univers. Non seulement les NS permettent de lancer des satellites « personnalisables » selon le projet, mais ils peuvent aussi être déployés sur une orbite spécifique afin de se concentrer sur une surface spécifique. Leur coût réduit permet de surcroit de facilement mettre à jour les capteurs avec les dernières avancées technologiques. Leur structure est entièrement modulable et suit des standards internationaux rendant l’accès aux pièces détachées plus facile et abordable. Enfin, l’idée de les utiliser en essaim fait son chemin : chaque appareil permettrait d’observer un phénomène à l’aide de différents capteurs ou de suivre l’évolution du même phénomène à différents intervalles de temps.

• D’où seront-ils lancés ?
Les fusées des pays dotés d’engins spatiaux incorporent désormais des sas pour satellites et nanosatellites qui se réservent à l’avance. Outre l’Inde, la Russie, les USA et d’autres, il est commun d’envoyer de tels modules via les fusées réapprovisionnant régulièrement la Station Spatiale Internationale, car les départs sont fréquents et bon marché.
• D’où seront-ils contrôlés ?
Outre l’antenne déjà présente sur le site du Centre des Sciences d’Herzliya, l’implantation d’une antenne est aussi prévue à TAU, chacune étant reliée à un centre de contrôle.

• Quels sont les défis auxquels sont confrontés les NS ?
Il reste des défis pour le développement des NS et leur utilisation. Tout d’abord, les NS sont déployés à une altitude relativement faible, autour de 400 km, et sont en orbite autour de la Terre : ils ne sont donc pas géostationnaires, comme de nombreux satellites peuvent l’être. Ceci peut être un désavantage pour étudier une zone en particulier et pour pouvoir communiquer aux antennes au sol de façon continue. En effet, les NS peuvent communiquer avec la station au sol uniquement lorsque ceux-ci se trouvent au-dessus d’un site de contrôle, soit une plage de 10-15min à chaque passage, limitant la quantité de données transférable. Enfin, il reste encore de nombreux points à améliorer telle que la manœuvrabilité, la quantité de capteurs embarqués ou la possibilité de travailler en essaim.

Outre ce potentiel, reste également la question des frontières… spatiales. En effet, si les frontières terrestres et maritimes sont sources de tensions et de conflits, il est probable que les frontières spatiales le seront également, chacun voulant préserver son périmètre et le défendre contre toute intrusion non-voulue. Or, avec les NS, l’Espace sera dorénavant accessible à de nombreux acteurs (étatiques ou non) et non plus à un groupe limité de pays privilégiés. L’espace sera-t-il source de coopération ou de conflits à l’avenir ? Affaire à suivre !

Sources :
• Cet article a été rédigé principalement à partir de l’interview du Dr. Colin Price, directeur de l’école Porter de TAU.
• Page Wikipédia des nanosatellites (CubeSat) : https://fr.wikipedia.org/wiki/CubeSat
• Article sur le projet Adelis-Samson du Technion : http://www.israelscienceinfo.com/physique/lancement-des-3-nano-satellites-adelis-samson-le-technion-inaugure-sa-station-au-sol/
• Article sur le projet à l’Université Ben Gourion du Néguev : http://in.bgu.ac.il/en/Pages/news/BGU_SAT.aspx
• Article des Amis Français de l’Université de Tel Aviv sur la construction d’un nouveau centre spatial à TAU : http://www.ami-universite-telaviv.com/index.php/2013-05-26-08-41-51/recherche/sciences/espace/848-l-université-de-tel-aviv-établit-un-nouveau-centre-spatial-pour-la-construction-de-mini-satellites-révolutionnaires

En savoir plus :
• Site du Centre des Sciences d’Herzliya : http://www.h-space-lab.org/php/index-en.php
• Article du Jerusalem Post sur le lancement de nanosatellites israéliens : https://www.jpost.com/Enviro-Tech/Smallest-Israeli-nano-satellite-set-to-launch-tonight-359845
• Article sur le site du gouvernement israélien sur le lancement de nanosatellites : http://ex.most.gov.il/en/portfolio/51/
• Document sur la politique spatiale française avec de nombreuses mentions des nanosatellites : https://www.gouvernement.fr/sites/default/files/document/document/2016/07/rapport_vf_-_remise_du_rapport_de_genevieve_fioraso_sur_lavenir_du_secteur_spatial.pdf
• Site du club des nanosatellites du CNES (Centre national d’Etudes Spatiales) : https://cnes.fr/fr/miniaturisation-club-nano-lequipe-de-france-des-nanosatellites

Rédacteur : Arthur Robin, doctorant à l’Université de Tel Aviv