Unseenlabs, le New Space au-dessus des océans

Start-up bretonne devenue un des piliers du New Space français, Unseenlabs a trouvé une brèche inexplorée dans le gigantesque marché de l’observation de la Terre : la surveillance des océans. Leur solution intéresse beaucoup de monde.

Le problème de la résolution temporelle.

Comme l’a très bien décrit Xavier Pasco lors d’une webconférence, le secteur du New Space et plusieurs de ses protagonistes proposent de résoudre le problème de la résolution temporelle dans les applications de l’industrie spatiale. Dans le cas de l’observation de la Terre, nous avons gagné de plus en plus en résolution spatiale et en résolution spectrale avec des grandes compagnies privées d’imagerie. Leurs satellites sont devenus de plus en plus précis (avec par exemple la dernière génération Neo des satellites Pléiades d’Airbus Space).

Le problème est que ces satellites ne sont pas suffisamment nombreux pour couvrir en temps réel toute la surface du globe. Là est arrivé le New Space avec la compagnie Planet (anciennement Planet Labs) qui a déployé toute des centaines de cubesats d’imagerie de la surface terrestre. Certes la résolution spatiale de ces microsatellites est bien moindre, mais le nombre est suffisant pour disposer d’une couverture quasiment instantanée du moindre évènement à la surface du globe visible depuis l’espace.

Le logo d’Unseenlabs. Le message à travers les yeux de chouette est très clair

Unseenlabs arrive bien plus tard, ses cofondateurs convaincus du succès de ce genre de service très recherché. Ils se lancent dans la surveillance maritime en continu, service encore aujourd’hui inexistant à grande échelle, et pourtant très recherché, notamment par les gouvernements.

Si bien sûr, les océans sont aujourd’hui bien plus sûrs qu’au temps des Pirates des Caraïbes, il y a encore le risque qu’un navire soit confronté à un scénario de capture façon Captain Phillips (film avec Tom Hanks – à voir – réalisé à partir d’une histoire vraie). Par exemple, il y a volontairement beaucoup de questions sur la sécurité du futur voyage par cargo du James Webb Space Telescope (>10 milliards de dollars) vers le CSG, afin qu’il ne soit pas piraté en mer (il sera d’ailleurs escorté par la Marine américaine).

D’après Unseenlabs, 90% des marchandises du monde sont transportées par la mer. Pourtant, à 80% du temps, on ne peut pas localiser les navires. Cela entraîne des problèmes sur la sécurité des bateaux, mais aussi sur la pollution, ou encore la consommation (20% des poissons proviennent de la pêche illégale). La surveillance du trafic maritime, toujours de plus en plus intense, est par conséquent de plus en plus nécessaire. Les gouvernements sont demandeurs mais aussi tous les acteurs de l’économie mondiale (agences maritimes, assurances, etc.).

Le logo de la mission BRO 4 (Unseenlabs)

Breizh satellite

Unseenlabs a déjà quatre microsatellites en orbite. Ils s’appellent tous BRO (Breizh Reconnaissance Orbiter). Le dernier a été mis en orbite le mois dernier avec le vol Vega VV-19 comme passager secondaire du satellite d’observation français Pléiades-Neo 4 et trois autres petits satellites. Les trois premiers BRO avaient été mis en orbite comme passagers secondaires de vols Electron. Le tout premier élément fut mis en orbite il y a près de deux ans le 19 août 2019. Les deux autres (BRO-2 & 3) furent mis en orbite en même temps en novembre 2020.

BRO est un cubesat-6U (1U = 1 unité de volume de cubesat, soit 10cm x 10cm x 10cm). Un satellite de taille aussi modeste coûte bien moins cher, et peut être facilement produit en constellation. Unseenlabs compte étendre sa constellation à 20-25 satellites d’ici 2025. Tous ceux lancés sont actuellement en orbite héliosynchrone à environ 550 km d’altitude. Ce type d’orbite, très exploité par les satellites d’observation, permet de survoler un même point donné à la surface du globe, toujours à la même heure solaire locale.

Chaque satellite, qui fait donc la taille d’une boîte de chaussures, est équipé d’un système de télédétection de signal radio provenant d’un navire, même s’il a coupé son système d’identification automatique (AIS). C’est d’ailleurs tout l’intérêt aujourd’hui, de chercher à localiser ces vaisseaux fantômes intraçables autrement qu’en les observant (si on sait où regarder !). Ce système de télédétection, utilisable en toute circonstance, pourra donc compléter la reconnaissance optique ou radar (SAR).

Qui est Unseenlabs, la start-up bretonne qui a décollé avec Arianespace dans la nuit du 16 août?
Vue d’artiste du cubesat 6U BRO (Unseenlabs)

Unseenlabs propose plusieurs applications de son service de géolocalisation :

  • Sauvetage ;
  • Suivi du trafic et limitation du risque de collision entre navires (certaines routes commerciales sont très fréquentées) ;
  • Suivi d’activités suspectes (passeurs, trafics, piraterie, etc.) ;
  • Localisation d’un dégazage par un navire (pour réduire cette pollution illégale des océans) ;
  • Localisation de navire non immatriculés (sans AIS).

Toutes ces applications intéressent beaucoup les pouvoirs publics, les organisations militaires, ou les compagnies d’assurance.

Toute la charge utile est fabriquée maison. La plateforme satellite est jusqu’à présent fournie par le fabriquant danois GOMSpace. Chaque satellite peut fonctionner indépendamment des autres, et un seul BRO suffit pour localiser un navire. La constellation permet seulement d’assurer une plus grande couverture globale et quasiment en temps réel (résolution temporelle de 30 minutes environ). D’ailleurs, l’objectif est d’assurer une couverture globale à partir de 2022.

Résumé des trois décollages (Electron-Electron-Vega) qui ont envoyé en orbite les satellites BRO (Unseenlabs, Rocket Lab, Centre optique ESA – Arianespace)

Nouveau pilier du New Space français

Unseenlabs a été fondée en 2015 par les frères Clément et Jonathan Galic. Le premier est aussi le CEO. Tous deux sont ingénieurs. La start-up bretonne, basée à Rennes, s’est vite fait remarquer dans l’industrie spatiale française avec son service original, prétendu sans égal, et sans trop de précédent.

La seule compagnie assez bien connue dans le monde qui pourrait être un bon adversaire est HawkEye360. La compagnie propose sa technologie de radiofréquence pour suivre le trafic, qu’il soit terrestre, aérien ou maritime. HawkEye360 avait déjà lancé un trio de microsatellites pionniers en 2018 à bord du tout premier vol rideshare de SpaceX. Ensuite, elle a commencé à constituer sa constellation. Déjà 6 satellites ont été mis en orbite, tous cette année avec les vols Transporter 2 et 3 de SpaceX. Unseenlabs soutient toutefois utiliser une technologie unique au monde, en étudiant l’origine d’un signal électromagnétique.

Depuis sa fondation, Unseenlabs a vite gagné en soutiens et partenariats (dont parmi eux l’ESA). Grâce à sa solution mono-satellite, il n’a pas fallu attendre d’en mettre plusieurs pour faire sa démonstration. Unseenlabs a des soutiens publics comme BPI France, la DGA ou encore le Ministère des Armées. La start-up a même reçu le soutien personnel de Jean-Yves Le Drian, actuel ministre de l’Europe et des Affaires Etrangères, ancien ministre de la Défense et ancien président du Conseil Régional de Bretagne. Unseenlabs a reçu plusieurs financements privés venant de fonds d’investissement. La compagnie Hemeria, qui a construit le tout premier cubesat industriel français, a aussi investi dans Unseenlabs. La start-up s’est aussi alliée à l’entreprise Orbcomm, qui fait de la télécommunication satellite et de l’Internet des Objets.

L’originalité de la solution proposée par Unseenlabs s’est même faite remarquer au World Economic forum. Et avec tout le marché européen qui est prenable, il n’y a pas trop de souci à se faire pour l’avenir de la start-up bretonne.

Jonathan et Clément Galic, deux frères rennais, ont créé l'entreprise Unseenlabs en 2015.
Les frères Jonathan Galic (gauche) et Clément Galic (droite), co-fondateurs d’Unseenlabs en 2015. (Studio Carlito)

Quand la Chine explore le système solaire

Il est une heure du matin et onze minutes à l’heure de Toulouse. A ce moment-là, se pose sur Mars un nouveau visiteur : Zhurong. C’est un rover chinois, pour la première mission martienne de l’Empire du Milieu. La Chine enchaîne les succès dans ses débuts d’exploratrice du système solaire. Ce n’est que le début.

Mars vue en février par la sonde Tianwen-1 lors de son insertion en orbite (CASC)

La Chine sur Mars avec Tianwen-1

C’est un nouveau jour pour l’Exploration spatiale chinoise. La Chine devient la troisième puissance à accomplir la prouesse de se poser sur Mars, après les Etats-Unis (Viking 1) et l’Union Soviétique (qui a juste réussi à se poser, sans garder le contact avec la Terre). C’était son deuxième essai après la tentative Yinghuo-1, perdue avec la mission russe Phobos-Grunt dont elle était passagère. Le sixième rover martien sera donc chinois avec Zhurong, dont le nom provient d’un ancien dieu du feu (pour la prononciation, voir ici).

La sonde Tianwen-1 s’était mise en orbite le 10 février 2021. Depuis son orbite passant au-dessus des pôles et faisant le tour de Mars tous les deux jours, la sonde a cartographié la zone d’atterrissage du rover, afin d’avoir plus de détails de la zone et de choisir plus précisément le site du posé. Ce dernier se trouve dans la plaine d’Utopia Planitia, dans l’hémisphère nord. Finalement le lander s’est posé 40 km à côté du point choisi, sur des dunes (coordonnées : 25.1 N ; 109.9 E).

La rentrée atmosphérique a duré près de 9 minutes. Une fois dans l’atmosphère, la capsule protégeant le lander (portant le rover) est descendue sous parachute. Elle a largué son bouclier thermique, puis le lander lui-même peu au-dessus du sol. L’atterrisseur s’est stabilisé à l’aide de rétrofusées pendant quelques temps pour éventuellement se déporter un tantinet sur le côté pour éviter un obstacle (détecté par radar). Enfin, le lander s’est posé peu après 01h CET. Le rover a dû alors rapidement déployer ses panneaux solaires, le mât panoramique, et ses roues. Le lander a lui déployé la rampe de descente. Actuellement, seul le succès du posé a été officiellement confirmé. La suite des opérations devrait suivre cet enchaînement :

  • Réaliser une image panoramique du site d’atterrissage,
  • Réaliser plusieurs checks de différents systèmes,
  • Descente de la rampe du lander et premiers tours de roues au sol (22 mai),
  • Session de photographies mutuelles du rover et du lander (27 mai),
  • Premières acquisitions de données scientifiques (28 mai).
Les 9 minutes de terreur de la descente martienne de Zhurong (Vony)

La mission au sol durera initialement 90 jours et devrait être prolongée si Zhurong tient jusque-là. Le rover de 240 kg étudiera l’environnement martien à l’aide de six instruments scientifiques, la plupart développés en héritages des missions Chang’e sur la Lune :

  • NaTeCam :         deux caméras pour étudier la topographie et la géologie du sol,
  • MSCam :            caméra multispectrale pour déterminer la composition des roches,
  • RoSPR :               radar pour sonder le sous-sol jusqu’à 100 m de profondeur,
  • RoMAG :            magnétomètre,
  • MCS :                  station météo.
  • MarSCoDe :       spectromètre laser LIBS pour analyser la composition chimique de la surface, directement inspiré des instruments franco-américains ChemCam et Supercam, si bien que les équipes chinoises sont venues à Toulouse à l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), consulter les équipes françaises, notamment pour la calibration.

Le principal but de la mission Tianwen-1 est d’utiliser la sonde et le rover pour cartographier la présence et la distribution d’eau à la surface de la planète. L’étude pourra compléter celles faites par les autres sondes et rovers depuis le début de l’étude in situ de la planète rouge. Côté chinois, la suite du programme martien s’annonce extrêmement ambitieux avec une mission de retour d’échantillons à partir de 2028-2030. Contrairement à la mission Mars Sample Return de la NASA utilisant plusieurs vols, sondes et rovers (dont Perseverance), la CNSA cherche à réaliser toutes les phases de la mission en une seule fois (collecte, décollage de Mars et retour sur Terre). L’ensemble pourrait être envoyé à l’aide d’une fusée super-lourde Long March 9.

Le rover Zhurong (CASC)

La suite du programme lunaire Chang’e

Cela fait maintenant plusieurs années que la Chine est sur la Lune, cible numéro 1 de son programme d’exploration CLEP. Après deux sondes orbitales en 2007 (Chang’e 1) et en 2010 (Chang’e 2), la CNSA a envoyé plusieurs atterrisseurs : Chang’e 3 en 2013 avec son rover Yutu-1 (le lander est toujours actif) ;  et Chang’e 4 en 2019 avec son rover Yutu-2. Cette dernière mission se déroulant sur la face cachée de la Lune, elle nécessite un satellite relais nommé Queqiao, qui se trouve sur le point de Lagrange L2 du système Terre-Lune.

Si Chang’e 3 ne donne des nouvelles que quelques fois par an, sa doublure Chang’e 4 fonctionne toujours depuis plus de deux ans. Le rover a parcouru plus de 700 mètres à la surface entre deux siestes lunaires, bifurquant d’un caillou à analyser à un autre. La mission en cours de prolongation avait surtout fait place à la très complexe Chang’e 5 fin 2020, dédiée au retour d’échantillons lunaires. Durant trois semaines, la mission a rapporté un peu moins de deux kilos d’échantillons, qui sont actuellement en cours d’étude en laboratoire.

La CNSA a réussi le difficile test du Sample return avec Chang’e 5, elle cherche à le renouveler avec la doublure Chang’e 6. Le même scénario est retenu pour cette mission qui se déroulera en 2023-2024 pas loin du pôle sud normalement, mais sur la face cachée. L’atterrisseur de 3.8 tonnes se pose à la surface, collecte les échantillons pendant 48 heures puis les transfère à l’étage de remontée. Celui-ci décolle de la Lune pour rejoindre l’orbiter d’où c’était détaché l’ensemble. Les échantillons sont transférés dans une capsule. Ensuite l’orbiteur repart pour la Terre pour la larguer la capsule, équipée d’un bouclier thermique pour résister à la rentrée atmosphérique. Au cours des opérations à la surface, plusieurs instruments scientifiques seront déployés, dont l’instrument français DORN de l’IRAP, qui analysera le dégazage du radon à la surface.

Le déroulé d’une mission de retour d’échantillons lunaire Chang’e 5 ou 6 (Loren Roberts via Wikimedias)

Après Chang’e 6, le programme d’exploration lunaire continuera logiquement avec les missions Chang’e 7 et 8. La première sera assez ambitieuse et comptera un orbiter, un lander, un rover et même une petite sonde qui pourra voler au-dessus de la surface. La mission se déroulera dans la région du pôle sud lunaire, connue pour contenir de la glace d’eau. La CNSA a prévu d’embarquer pas moins de 23 instruments scientifiques à bord de la mission pour étudier l’environnement et les ressources à la surface. Ce sera la première mission qui préparera l’arrivée – plus tardive – des astronautes sur la Lune, qui sera fera du côté du pôle sud. La mission Chang’e 8 complétera la préparation en réalisant dès 2026-2028 des expériences d’utilisation des ressources in-situ (ISRU). Après cela, ce sera une base lunaire ILRS (International Lunar Research Station), dont le projet est porté en partenariat avec l’agence spatiale russe. Dans le cadre de cette accord lunaire général entre les deux pays, la Chine devrait aussi collaborer au programme d’exploration robotique russe Luna, dont la prochaine mission est prévue fin 2021.

Vue d’artiste de la mission Chang’e 7

Le retour d’échantillon d’astéroïde avec ZhengHe

Comme le dit l’astrophysicien Sylvestre Maurice, le retour d’échantillon est le ‘’Graal’’ pour le scientifique, car permet d’étudier de la matière non altérée par la rentrée atmosphérique. En revanche, c’est une des missions robotiques les plus complexes à réaliser. La Chine l’a réussi avec la cible la plus simple : la Lune. Maintenant, la CNSA vise plus loin : Mars (déjà vu plus haut) et les astéroïdes.

La Chine a déjà approché une fois un astéroïde. Une fois ça mission autour de la Lune terminée, la sonde Chang’e 2 a été envoyée dans l’espace interplanétaire pour survoler Toutatis. En décembre 2012, la sonde est passé à 3.2 km du petit astéroïde géocroiseur et en a réalisé une dizaine de clichés avec une résolution de 10m par pixel.

A l’instar des missions japonaises Hayabusa ou de l’américaine Osiris-Rex, la CNSA est en train de développer la mission ZhengHe, dans le but de la faire décoller vers 2022. Nommée en hommage à l’explorateur maritime Zheng He, l’objectif de cette ambitieuse mission est multiple : rapporter des échantillons d’astéroïde sur Terre, puis se mettre en orbite autour d’une comète. La Russie s’est d’ailleurs jointe récemment à la mission.

L’astéroïde visé s’appelle 2016H03, ou Kamo’oalewa. Il fait environ 40 mètres de taille et tourne assez vite sur lui-même. C’est un géocroiseur, son orbite autour du Soleil est proche du Soleil, si bien qu’il fait partie de la catégorie des quasi-satellites de la Terre. Pour en connaître l’origine, la CNSA l’a choisi pour cible de la mission ZhengHe. Le but est d’en collecter entre 200 et 1000 grammes d’échantillons.

Rendu de la sonde ZhengHe (CNSA)

La mission décollera vers 2024 à bord d’une Long March 3B. L’orbite de 2016H03 étant très proche de l’orbite de la Terre, le voyage ne nécessite pas beaucoup de puissance. La Long March 3B est suffisante et pourra même embarquer des passagers secondaires. La sonde assurera son trajet par propulsion électrique. La sonde devrait se poser à la surface et même s’y visser pour y tenir ! Les échantillons seront stockés dans une capsule pour les protéger de la rentrée atmosphérique. Les échantillons devraient être revenus deux à trois ans après le décollage depuis la Terre. En plus de la collecte, la sonde étudiera l’astéroïde sur place pour tenter de mieux comprendre les caractéristiques et le comportement des petits objets céleste tels que 2016H03. La sonde disposera de plusieurs instruments scientifiques pour dont :

  • Caméras avec objectif grand angle et téléobjectif,
  • Spectromètres de masse, visible-infrarouge, gamma, infrarouge thermique,
  • Radar
  • Détecteur de poussière

Comme c’est le cas pour Chang’e 2 et Chang’e 5, la mission ZhengHe sera ensuite prolongée après avoir largué la capsule de retour d’échantillons d’astéroïde sur Terre. La sonde utilisera la Terre comme assistance gravitationnelle pour se catapulter en direction de la comète 133P/Elst-Pizarro, qui se trouve du côté de la ceinture d’astéroïdes principale, au-delà de Mars. La sonde rencontrera la comète vers 2030. Elle se mettra en orbite comme l’avait déjà fait la mission européenne Rosetta autour de la comète Tchouri. La CNSA a fait le choix de remplir les deux objectifs d’étude d’astéroïde et de comète en une seule mission pour l’instant, probablement par souci d’économie car il y a encore plusieurs autres missions en projet.

L’astéroïde Toutatis survolé par Chang’e 2 (CNSA)

Se poser sur Callisto

Depuis longtemps, la Chine a manifesté son envie d’aller explorer le système solaire au-delà de Mars. Les idées se précisent et reposent maintenant sur plusieurs succès techniques de Tianwen-1 ou de ZhengHe. Jupiter est la première cible de la CLEP, avec notamment Io dans le viseur. Le design de la mission est toujours en cours de réflexion, avec d’ailleurs le concours de laboratoires à l’international, et notamment des chercheurs français (en partie de l’IRAP). L’objectif scientifique de la mission est de compléter les études faites par les sondes Juno, Europa Clipper, Lucy, ou encore la sonde européenne JUICE.

La mission pour Jupiter s’est maintenant subdivisée en deux sondes qui partiraient en même temps explorer le système jovien à la fin de la décennie, vers 2029. L’ensemble devra d’abord survoler une fois Vénus et deux fois la Terre pour être catapulté suffisamment fort vers Jupiter. Les deux sondes, JCO et JSO, constitueront une mission commune, qui n’a pas encore de nom officiel mais dont un nom candidat serait Gan De, en hommage à l’astronome chinois qui fût un des premiers à étudier Jupiter. En plus des deux sondes, la mission pourrait aussi compter quelques cubesats.

Panache de fumée s’élevant du volcan de Io, photographié par la sonde américaine Galileo (NASA)

La première sonde, JSO (Jupiter System Observer), aura pour but de survoler la lune Io, la plus proche des quatre grandes lunes de Jupiter. Les quelques survols aideraient à comprendre la relation entre la forte gravité exercée par la planète sur la lune qui en est très proche, et son activité volcanique. Io est probablement l’endroit du système solaire avec le volcanisme le plus actif, avec certains panaches de fumées pouvant l’élever jusqu’à 400 km d’altitude. JSO étudiera aussi la taille, la masse et la composition chimique et isotopique de la lune jovienne ainsi que d’autres lunes dites irrégulières. Une fois sa mission dans le système jovien terminée, JSO sera envoyée au point de Lagrange L1 du système Jupiter-Soleil, un endroit encore jamais exploré, idéal pour étudier le vent solaire en dehors du champ magnétique de Jupiter.

La seconde sonde, JCO (Jupiter Callisto Orbiter), va d’abord survoler plusieurs lunes irrégulières de la planète. Jupiter compte près de 80 lunes, dont certaines qui ne se sont pas formées là mais qui ont plutôt été capturées par la forte gravité de la planète. Elles sont donc des témoins de l’histoire de la formation du système jovien et du système solaire en général. Ensuite, JCO ira se positionner en orbite polaire autour de Callisto, la plus lointaine des grosses lunes. Elle est plus facile à atteindre, et se trouve aussi en dehors du gros du puissant champ magnétique de la planète. Par conséquent, la surface de la lune témoigne elle aussi de l’histoire du système jovien. JCO devrait donc éventuellement y envoyer un lander s’y poser !

L’insertion en orbite de JCO autour de Callisto (u/airysat via Reddit)

Survoler Neptune et quitter le système solaire

Parmi les grands projets d’exploration du système solaire, il y a la mission IHP (Interstellar Heliosphere Probe). Le but est de sortir du système solaire pour partir étudier l’héliosphère, une gigantesque zone engendrée par le vent solaire, ce flux de particules émises par le Soleil. Seules les sondes américaines Voyager 1 et 2 ont pu en sortir, passant à travers l’héliopause, la frontière entre l’héliosphère et le milieu interstellaire. L’héliosphère n’est pas tout à fait une sphère, mais ressemblerait plutôt à la queue d’une comète. La mission IHP partira en 2024 et sera composée de deux sondes, manifestement identiques, IHP 1 et 2.

IHP 1 réalisera plusieurs survols pour se catapulter hors du système solaire : la Terre (deux fois en 2025 et 2027), et Jupiter en 2029. Le but de la CNSA est que IHP 1 atteigne 100 UA (Unité Astronomique), soit 100 fois la distance Terre-Soleil (150 millions de km), en 2049 à l’occasion du centenaire de la fondation de la République Populaire de Chine. A ce moment-là, la sonde se trouvera dans l’héliosphère, bien en dehors du système solaire. Pour comparaison, Voyager 1 se trouve à 152 UA.

Le long chemin de IHP-1 (Planetary Society)

IHP 2 va faire elle aussi plusieurs survols avant d’atteindre l’héliosphère : la Terre (deux fois en 2027 et 2032), Jupiter en 2033, mais surtout Neptune en 2038. A l’occasion, IHP 2 pourrait larguer une petite sonde pour plonger dans l’atmosphère de la planète bleue. IHP 2 observerait le plongeon au cours de son survol. Enfin, sur son chemin vers l’héliosphère, la sonde pourrait croiser un objet de la ceinture de Kuiper nommé Quaoar, et sa petite lune Weywot. IHP 2 atteindrait aussi destination en 2049.

L’exploration chinoise du système solaire compte donc plusieurs missions au programme de cette décennie. Il y a également en plus d’autres projets comme l’étude de Vénus ou encore des télescope spatiaux comme ASO-S (Advanced Space-based Solar Observatory), pour observer le Soleil depuis l’orbite héliosynchrone ) à partir de 2022, et bien le ‘’Hubble’’ chinois Xuntian. La CNSA et la CLEP ont du pain sur la planche s’ils souhaitent tenir toutes les dates limites.

Les accomplissements techniques des missions lunaires ont beaucoup servi à la réussite de la mise en orbite de Tianwen-1 et au posé de Zhurong. C’est désormais au tour de Mars de servir de base de progrès pour l’Exploration planétaire chinoise.

Le chemin d’IHP-2 à travers le système solaire (Planetary Society)

Tianhe, la nouvelle ère du vol habité chinois

Le 29 avril 2021 est une date historique en du spatial chinois et dans le vol habité en général. La mise en orbite du module Tianhe lance la construction de la Station Spatiale Chinoise, la première qui accueillera des astronautes de façon permanente dans l’espace.

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Beaucoup de Chinois ont assisté sur place au décollage depuis le Wenchang Space Center, sur l’île d’Hainan (Chen Xiao)

La puissance de la Long March 5

Le décollage a eu lieu le 29 avril à 11h23 heure locale (5h23 heure de Toulouse). C’est une fois de plus le Wenchang Space Center qui a servi à une forte communication. Au bord de la mer, le site de lancement permet au public de le voir depuis la plage en toute sécurité, à la façon de Cap Canaveral. Le Wenchang Space Center est l’hôte des pas de tirs des fusées Long March 5, 7 et 8, bref de la nouvelle génération de lanceurs chinois.

Le module Tianhe (harmonie céleste) a été mis en orbite par le plus lourd lanceur chinois en activité, la Long March 5B, version monoétage de la LM-5. Ce lanceur était attendu depuis longtemps par la Chine. Son échec en 2017 et les retards de la refonte du moteur YF-77 (équipant le corps central de l’étage principal) ont décalé le programme dans le temps, entraînant une véritable coupure dans le programme d’astronautique chinois : aucun vol habité depuis 2016.

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Magnifique flamme de la Long March 5B (Ma Chang)

Suivant le calendrier établi, la version 5B devait être testée après le succès de la version originale. Ce vol test a finalement été réalisé le 5 mai 2020 et fût un succès. Après les Long March 5 disponibles ont été réservées au programme d’exploration planétaire (Tianwen-1 pour Mars, décollage le 23 juillet 2020) et lunaire (Chang’e 5, décollage le 23 novembre 2020). Il a fallu attendre son tour. La China Manned Space Agency (CMSA, branche de la CNSA en charge du vol habité) voulait prendre son temps.

Le vol a duré 490 secondes. Le décollage s’est fait par la force des deux moteurs YF-77 équipant le corps central, et des deux moteurs YF-100 de chacun des quatre boosters (en tout 10 moteurs). Tous les moteurs utilisent des ergols (carburants) liquides : hydrogène liquide et oxygène liquide (LOX) pour les YF-77, et RP-1 (kérosène) / LOX pour les YF-100. Le résultat était une flamme magnifique. Les boosters ont été largués en premier. Une fois mis en orbite, le corps a livré le module et s’apprête maintenant à descendre se désintégrer de façon non-contrôlée dans l’atmosphère. Une heure après la séparation, le module Tianhe a déployé ses panneaux solaires.

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Une des premières images prises par les caméras extérieures du module. (CNSA)

L’envol de ‘’l’harmonie céleste’’

Tianhe est le premier module de la nouvelle station spatiale chinoise. Il pèse près de 22 tonnes, expliquant pourquoi il a fallu la version 5B de la LM-5, la seule capable d’emporter autant de charge utile en orbite basse. C’est donc un record pour la Chine, qui vient d’envoyer son plus lourd objet dans l’espace. Faisant 16.6 mètres de long pour 4.2 mètres de diamètre, le module a un volume d’accueil de 100 m3.

Quand on regarde sa structure, on a l’impression qu’il ressemble beaucoup au module Mir de l’ancienne station soviétique éponyme. Tianhe est surtout une version plus grande des stations mono-modules Tiangong 1 et 2. Le module dispose de 6 ports d’amarrage, un à l’arrière et et cinq au hub, dont deux qui seront destinés à accueillir les deux autres modules de la CSS en 2022. En tout, deux bras robotiques devraient équiper la station.

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Gigantesque, le module Tianhe (China Aerospace)

Tout comme l’est chaque premier module de station spatiale, Tianhe sera le lieu d’accueil des astronautes. Il fournit tous les systèmes de vie des astronautes, leur zone pour dormir, faire du sport, et bien sûr un espace de travail. C’est aussi et surtout le centre de commande de la station, d’où se pilotent les jonctions avec les autres modules, le docking avec les cargos ou les vaisseaux, les sorties extravéhiculaires (EVA), ou encore le futur bras robotique.

En plus d’une zone de vie avec table et cuisine, Tianhe compte quelques-uns des 16 grands casiers de la station qui vont héberger les expériences scientifiques de la station, notamment de médecine. Les autres expériences auront surtout lieu dans les autres modules.

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Légendes de l’extérieur du module (CMS et Kaynouky)

Une nouvelle station spatiale chinoise

La station sera en orbite basse à 370 km l’altitude. Le module Tianhe a d’abord été déposé sur une orbite elliptique autour de 280km x 380km, puis a allumé son moteur principal pour redresser son orbite, puis la circulariser. Son orbite est donc inférieure à celle de l’ISS, qui est à 400 km d’altitude.

Tianhe sera rejoint en 2022 par les modules Wentian et Mengtian, tous deux structurellement identiques. Ils hébergeront essentiellement des expériences scientifiques des domaines suivants : médecine, effets de l’apesanteur sur le vivant, les fluides et la combustion, biotechnologie, technologie spatiale, ou encore astronomie. La CNSA a d’ailleurs lancé un appel d’offre pour héberger des expériences internationales, à travers la branche spatiale de l’ONU (UNOOSA).

Visuel de la Station Spatiale Chinoise : le nœud central, faisant partie du module Tianhe, rattache les modules Wentian et Mengtian et peut accueillir deux vaisseaux. (CSMEO via UNOOSA)

La construction de la CSS est l’aboutissement de près de 30 ans de préparation. Le programme de vol habité a été lancé en 1992 (programme 863) et est d’abord passé par une longue phase préparatoire avant de construire la CSS. Ce sont les stations Tiangong. La première, Tiangong 1, a été mise en orbite en septembre 2011 et a accueilli 6 astronautes (Shenzhou-9 et 10) en 2012 et 2013. Tiangong 2 a suivi et fut mise en orbite en septembre 2016. Elle a accueilli la mission Shenzhou-11. Aujourd’hui, ces deux stations préliminaires ont été désorbitées. Une station Tiangong-3 était aussi sur les rails, mais le projet a été annulé.

La CMSA a pour objectif que la station soit opérationnelle en 2022, une fois les modules Wentian et Mengtian amarrés. D’autres modules pourront s’y joindre plus tard. Il est même prévu que la station puisse servir à la maintenance en orbite d’un télescope spatial ! Il s’agit en effet de Xuntian, le futur télescope spatial de la Chine, dont la taille sera équivalente à celle d’Hubble. Il évoluera sur une orbite proche de la CSS et pourra s’y amarrer en cas de besoin.

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L’intérieur de Tianhe avec les paquetages (CMS)

La nouvelle phase du programme

Le début de la construction de la gigantesque CSS marque le début d’une nouvelle ère du spatial chinois. Cela permettra la présence permanente d’un astronaute chinois dans l’espace, comme c’est déjà le cas pour les Russes et Américains dans l’ISS depuis plus de 20 ans. Les 11 premières missions Shenzhou habitées qu’il y a eu jusqu’à aujourd’hui n’ont servi qu’à préparer le terrain à cette nouvelle phase du programme 863.

L’occupation permanente devrait commencer dès le mois de juin. Avant cela, un cargo Tianzhou s’amarrera automatiquement à Tianhe pour assurer le ravitaillement, puis ce sera au tour d’un vaisseau Shenzhou pour la première mission habitée. Cette mission est en cours de préparation. La CNSA a sélectionné 18 nouveaux astronautes pour grossir le corps actuel pour occuper la station. En tout, il y a 10 autres missions consacrées à la construction :

  • Mai 2021 : première mission cargo de ravitaillement Tianzhou-2
  • Juin 2021 : début de la mission habitée Shenzhou-12, jusqu’à septembre
  • Septembre 2021 : cargo Tianzhou-3
  • Octobre 2022 : mission Shenzhou-13, jusqu’à mars 2022
  • Mars-avril 2022 : cargo Tianzhou-4
  • Mai 2022 : mission Shenzhou-14
  • Mai-juin 2022 : ajout du module Wentian
  • Août-septembre 2022 : ajout du module Mengtian
  • Octobre 2022 : cargo Tianzhou-5
  • Novembre 2022 : mission Shenzhou-15
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Disposition des différents vaisseaux et cargo lors du passage de Shenzhou-12 ) Shenzhou-13. Le cargo, initialement amarré au nœud, sera déplacé vers le port arrière pour laisser la place à Shenzhou-13. (CNSA via CCTV)

La Station Spatiale Chinoise est surtout un nouveau pion dans le jeu international de la Chine. La CNSA déclare qu’elle serait ouverte à tout le monde (Américains inclus). Déjà plusieurs expériences étrangères ont eu leur ticket d’entrée. Il faudra néanmoins attendre un tantinet avant d’y voir des astronautes internationaux, et sans doute encore plus pour des astronautes occidentaux. Les premières bénéficiaires seraient des astronautes de pays amis, faisant partie du sillon de la Nouvelle Route de la Soie (Belt and Road Initiative), comme par exemple le Pakistan qui s’est beaucoup rapproché de la CNSA ces derniers temps. Ensuite, la Russie pourrait bien être de la partie. Enfin pour les Américains, c’est non mais l’ESA et l’EAC (centre d’entraînement des astronautes européens) n’excluent pas du tout cette option. D’ailleurs les astronautes italien et allemand Samantha Cristoforetti et Matthias Maurer avaient déjà réalisé un entraînement avec les astronautes chinois.

La CSS n’est que la première des prochaines stations spatiales à venir s’ajouter à l’ISS durant cette décennie. Mais la CNSA a aussi les yeux tournés vers la Lune. Deux fusées lunaires, dont la Long March 9, sont déjà en cours de développement. Elle ne va d’ailleurs pas y aller seule, la Russie s’est jointe à elle pour construire un programme commun d’installation pérenne sur la Lune, en parallèle du programme Artemis.

Pour voir plus d’illustrations, vous pouvez aussi faire un tour sur l’article de Rêves d’Espace.

Les stations spatiales, laboratoires de coopération

Au cœur de la grande bataille des programmes Apollo et Luna entre les Etats-Unis et l’URSS, juste après la victoire américaine d’Apollo 11, une première mission de coopération entre les deux protagonistes a vu le jour. La mission historique Apollo-Soyouz (1975) nous rappelle que la Terre, vue de l’espace, est ‘’trop petite pour qu’il y ait du conflit’’ comme le disait Youri Gagarine. Moins d’un quart de siècle plus tard, la Station Spatiale Internationale est dans l’espace. Mais aujourd’hui, on se demande tous à quoi va ressembler l’ère post-ISS ?

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Photo de famille de l’expédition 65 regroupant 11 astronautes de 4 nationalités (USA, Russie, Japon, France). Au milieu en noir, l’équipage Crew-2 avec de G. à D. Aki Hoschide (JAXA), Shane Kimbrough et Megan Mc Arthur (NASA) et en dessous Thomas Pesquet (ESA). Au 1er rang sur les côtés, l’équipage Crew-1 avec à gauche Michael Hopkins (NASA) et Soichi Noguchi (JAXA), et à droite Shannon Walker et Victor Glover (NASA). Enfin derrière, l’équipage Soyouz MS-18 avec de G. à D. Mark Vande Hei (NASA), Oleg Novitsky (Roscosmos, actuel commandant de l’ISS) et Pyotr Dubrov (Roscosmos). Crédit Soichi Noguchi

Rupture dans la grande famille

Ce 19 avril, on fêtait le 50ème anniversaire de la toute première station spatiale, Saliout, de l’URSS, mise en orbite le 19 avril 1971 par une fusée Proton. Au lendemain de la course pour la Lune, le nouvel objectif de la conquête spatiale est de pouvoir s’installer dans l’espace de façon permanente pour y faire de la science. A partir de là, les stations Saliout se succèdent de 1 à 7.

Côté américain, on a fait l’expérience avec la station Skylab (1973-1974) et surtout avec le programme de la Navette Spatiale qui, lors de certaines missions, était extensible avec un module habité supplémentaire en soute. Enfin, c’est côté russe que se font les retrouvailles d’Apollo-Soyouz avec la station Mir, qui accueille les Américains. Désormais, le programme est commun : c’est la Station Spatiale Internationale, unissant les Etats-Unis, la Russie, et aussi l’Europe (via l’ESA), le Japon et le Canada. Mais voilà, après plus de 20 ans de vie commune dans l’espace, on s’interroge sérieusement sur les suites à donner.

Il s’en est passé des choses dans l’ISS ! Infographie de Peter Batenburg que vous pouvez retrouver en HQ ici.

C’est une réalité de plus en plus urgente : l’ISS n’est malheureusement pas éternelle. Les fuites du module Zvezda nous le montrent, mettant en évidence la vétusté de certains modules. L’espérance de vie de l’ISS s’étend dorénavant à 2024, voire 2028 avec de la chance. Mais aujourd’hui, la station n’est plus à l’abri d’un problème majeur qui pourrait la condamner.

Ce qui s’est surtout échappé de l’ISS, c’est l’enthousiasme des Russes. Depuis le conflit ukrainien, l’atmosphère s’alourdit entre les Etats-Unis et la Russie et le ton a changé du côté des agences spatiales, notamment par la voix de Dmitry Rogozin, DG de Roscosmos. Plusieurs fois ces dernières années, la Russie a menacé de quitter le navire ISS. Aujourd’hui, la menace devient de plus en plus forte. Il est désormais question de s’en aller dès 2025, notamment pour des raisons des sécurité.

Est-ce que l’ISS peut vivre sans la Russie ? Compliqué. Les services de transport approvisionnement/équipage (respectivement les vaisseaux Progress/Soyouz) restent indispensables même s’ils ne sont plus les seuls avec les cargos américains depuis 10 ans, et plus récemment la mise en fonction du Crew Dragon de SpaceX (et prochainement Starliner de Boeing). La Russie propose de passer la main à d’autres partenaires. Mais qui en voudrait ? La gestion de certains modules obsolètes est acrobatique et paradoxalement, un dernier module (le très en retard MLM Nauka) doit arriver cet été, suivi de l’Uzlovoy Module. Bref, on ignore combien de temps perdurera l’ISS (on souhaite le plus longtemps possible !), mais elle n’aura plus d’équivalent international pendant longtemps.

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Le module MLM Nauka lors d’un test dans une chambre à vide à Baïkonour (Dmitri Rogozin, Roscosmos)

Les nouvelles stations spatiales à venir

Restons dans un premier temps avec la Russie. En se retirant de l’ISS, le pays devra assurer lui-même sa présence permanente dans l’espace. Roscosmos part sur l’idée de le faire en solo, comme ‘’au bon vieux temps’’. C’est là qu’arrive en fanfare le projet ROSS (Russia Orbital Space Station). Mise en service à partir de 2025, au moment où la Russie quitte l’ISS, la station pourrait accueillir à terme jusqu’à 4 astronautes et devrait compter entre 4 et 7 modules. Le projet a été approuvé par Vladimir Poutine le 12 avril dernier, à l’occasion du 60ème anniversaire du vol de Youri Gagarine.

Le projet est toutefois sur les rails depuis longtemps : un premier module (NEM, dédié à la science et énergie, anciennement destiné à l’ISS) a déjà son modèle de vol de construit. Les autres modules seront dédiés notamment à la logistique, production, atelier, etc. Quant à Nauka, qui peut être autonome, Roscosmos garde en tête de le joindre à la station après inspection (une fois la saga ISS terminée). Selon Dmitry Rogozin, les paramètres orbitaux de ROSS sont déjà calculés et seront bientôt annoncés.

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Le modèle de vol de la partie pressurisée du module NEM dans les locaux de RSC Energia. On peut voir sur l’image de description à quoi ressemblera finalement le module une fois en orbite. (Katya Pavlushchenko)

Bien sûr, la nouvelle station qui fait l’actualité cette année, c’est la Station Spatiale Chinoise (CSS), avec le lancement imminent du module principal Tianhe le 29 avril. Après deux petites stations mono-module Tiangong, la Chinese Manned Space Agency (filiale de la CNSA), se lance dans une grande station de trois modules (voire quatre), dont la taille équivaudra à celle de Mir. A la différence, des autres stations en projet, la CSS est concrète, annonçant le retour des astronautes chinois dans l’espace mais cette fois-ci de façon permanente.

Le calendrier de la construction est court, avec pour but d’avoir une station complète en 2022 :

  • 29 avril 2021 : mise en orbite du module Tianhe
  • 20 mai 2021 : première mission cargo de ravitaillement Tianzhou-2
  • 10 juin 2021 : début de la mission habitée Shenzhou-12, jusqu’à septembre
  • Septembre 2021 : cargo Tianzhou-3
  • Octobre 2022 : mission Shenzhou-13, jusqu’à mars 2022
  • Mars-avril 2022 : cargo Tianzhou-4
  • Mai 2022 : mission Shenzhou-14
  • Mai-juin 2022 : ajout du module Wentian
  • Août-septembre 2022 : ajout du module Mengtian
  • Octobre 2022 : cargo Tianzhou-5
  • Novembre 2022 : mission Shenzhou-15

NB : le calendrier n’est pas officiel et peut – va –bien sûr changer. Quand à la CSS elle-même, elle fera l’objet d’un très prochain article.

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Visuel de la station spatiale chinoise dans sa version étendue (en plus des trois modules originaux sont ajoutés 3 autres modules). (Yang Hong / Higher Education Press)

Enfin, il y a l’Inde et son programme de vol habité Gaganyaan, auquel Roscosmos s’est joint en donnant des formations de base aux astronautes indiens. Le CNES vient aussi de rejoindre le programme, et formera notamment les équipes médicales et CAPCOM. L’agence spatiale indienne a un projet de petite station spatiale dans le viseur, qui pourrait être développée et mise en orbite à la fin de la décennie, une fois les premiers vols (prévus dès 2023) passés. Elle devrait peser 20 tonnes et pouvoir accueillir des missions courtes à la façon des stations Tiangong et Saliout.

Toutes ces stations spatiales étatiques promettront une ouverture internationale, d’abord sur le plan scientifique, puis probablement avec des astronautes plus tard. A l’instar de l’hospitalité de Mir, elles deviendront des laboratoires de coopération, dans lesquels l’ESA est prête à y envoyer ses astronautes, mais n’auront pas un niveau de partenariat digne de l’ISS.

La France partenaire de l’Inde sur Gaganyaan (vols spatiaux habités), “dans le sillage des grandes explorations qui ont jalonné l’Histoire"
Maquette de la station spatiale indienne présentée début 2020 lors d’une visite de Jean-Yves Le Gall à l’ISRO (Pallava Bagla/Corbis via Getty Images)

La commercialisation du vol habité

La NASA n’a pas de programme de succession directe à l’ISS. Ses vues sont désormais au-delà de l’orbite basse avec un nouveau programme lunaire. Quand à l’ère post-ISS, la NASA la confie au secteur privé. Cette stratégie n’est qu’un chapitre dans la politique de commercialisation de l’orbite basse et en particulier du vol habité que suit la NASA ces dernières décennies.

Les initiatives privées dans l’orbites basses existent déjà depuis longtemps, à commencer par le tourisme spatial. L’envol du premier touriste spatial Dennis Tito en 2001 a été organisé par la compagnie américaine Space Adventure avec le concours de Roscosmos. Depuis, 6 autres touristes ont pu visiter l’ISS et Space Adventures a d’autres vols de prévus par Crew Dragon. Le prochain vol orbital touristique aura lieu à l’automne prochain avec Inspiration4, un vol privé opéré par SpaceX et payé par le milliardaire Jared Isaacman. Le tourisme spatial suborbital est lui aussi sur le point de passer de l’essai à l’économie avec Virgin Galactic et Blue Origin.

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Le Crew Dragon de SpaceX en approche de l’ISS avec l’équipage Crew-2 à bord le 24 avril. (Soichi Noguchi)

Mais jusqu’à 2020, jamais un astronaute de la NASA n’avait lui-même volé sur un vaisseau privé lancé par une fusée privée. Au crépuscule de la Navette Spatiale, il est devenu impératif pour la NASA d’économiser sur le vol habité tout en introduisant une nouvelle économie. C’est la fin des programmes publics titanesques à l’instar d’Apollo et de la Navette Spatiale faisant de la NASA le plus gros employeur du spatial. La transition vers le secteur privé commence avec l’ISS : en plus de fournir les modules, les industriels fournissent la logistique. C’est ainsi que SpaceX, Northrop Grumman sont sélectionnés pour les cargos, et qu’après SpaceX et Boeing sont sélectionnés pour fournir le vaisseau spatial. La suite est claire : fournir la prochaine station.

La politique de commercialisation de l’orbite basse de la NASA propose que ce soient les stations privées qui soient hôtes des astronautes des agences. En échange la NASA serait cliente et partenaire de compétence en faisant profiter de son expérience à l’heureux élu. On va donc passer de l’ISS à une station spatiale commerciale, qui restera bien évidemment ouverte à l’international (sauf à la Chine).

Bigelow spae station
Visuel de 2018 de station spatiale commerciale de Bigelow Aerospace avec deux modules gonflables B330 et deux vaisseaux spatiaux aux bouts (Crew Dragon à gauche et Starliner de Boeing à droite). (Bigelow Aerospace)

Le processus (Commercial LEO Development program) commence fin 2021 par la sélection des candidats pour les aider dans le développement de leur station (2 à 4 candidats peuvent être retenus pour un contrat allant jusqu’à 400 M$). Puis à partir de 2026 au mieux, on passe à la certification de la station pour accueillir astronautes et charges utiles.

Les industriels ne partent pas de zéro. Déjà en 2006 et 2007, la société américaine Bigelow Aerospace, issue d’un magnat de l’hôtellerie Robert Bigelow, expérimentait des modules Genesis. Cette même compagnie dispose également du tout premier module arrimé à l’ISS, nommé BEAM, pour tester les modules à structure ‘’gonflable’’. Aujourd’hui, les astronautes s’en servent comme remise. Depuis, Bigelow Aerospace travaillait sur une station privée avec des modules gonflables (B330), permettant un gain de place considérable. Mais l’activité de la compagnie du Nevada est aujourd’hui réduite.

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La feuille de route de la construction de la station spatiale d’Axiom Space. On commence avec des premières missions privées dans l’ISS (dont une avec Tom Cruise), puis Axiom joindra à l’ISS jusqu’à 4 modules commerciaux (le premier et en développement) avant de se séparer de la station pour devenir une station autonome. (Axiom Space)

D’autres compagnies américaines sont sur le coup. Axiom Space travaille sur sa station spatiale si bien que le développement de certaines parties d’un premier module a déjà commencé. De plus, la compagnie a fait appel à Thalès Alenia Space, très expérimentée dans le développement de modules. Axiom prévoit d’arrimer à l’ISS le premier module de sa station. Une fois l’ISS terminée, d’autres modules se joindraient pour constituer une station autonome, notamment dédiée au tourisme spatial.

Enfin, Sierra Nevada Corporation, autre candidat sérieux connu pour son vaisseau cargo Dream Chaser et auparavant sélectionnée (mais non retenue) par le Commercial Crew Program de la NASA, propose aussi sa station.

La NASA commercialisait déjà un petit peu l’ISS (déploiement de cubesat, facturation de temps d’astronaute), désormais l’agence souhaite laisser l’ensemble de l’orbite basse à l’industrie. Cette privatisation va bon train et nous mène petit à petit sur la Lune.

Visuel de la station de Sierra Nevada avec des modules gonflables appelés LIFE. Sierra Nevada proposera aussi le transport des astronautes et du fret avec les navettes Dream Chaser, dont le premier vol cargo est prévu en 2022. (Sierra Nevada)

Réunification sur la Lune ?

La nouvelle course à la Lune a soulevé de nouveaux projets de stations. En plus des projets de stations à la surface, il y a le grand projet de nouvelle station spatiale internationale en orbite autour de la Lune, nommée Gateway. Le projet réunit la NASA, l’ESA, la JAXA (Japon), la CSA (Canada) et aussi d’autres pays qui se sont joints au programme. L’alliance au privé va permettre au programme lunaire Artemis de la NASA de mettre une fois de plus l’industrie au service d’un grand programme :

Seul le transport de l’équipage est (dans un premier temps) réservé à la NASA mais avec des partenaires industriels (Lockheed Martin et Airbus Space pour le vaisseau Orion, et Boeing pour la gigantesque SLS).

Visuel de la Gateway datant de 2019 (expliquant la présence d’un module russe, ce qui ne devrait plus être le cas maintenant). Bien sûr, le visuel du lander lunaire (Human Lander system) devrait se transformer en Starship. (ESA)

La Russie n’est pas de la partie cette fois, jugeant le programme Artemis ‘’trop américain’’. Suite aux tensions géopolitiques, la Russie se tourne vers la Chine et les deux puissances spatiales travaillent à une alliance globale. Cela va des collaborations sur les missions robotiques (les programmes Chang’e et Luna), à un Mémorandum Of Understanding (MOU) sur une installation commune sur la surface à la prochaine décennie avec l’International Lunar Research Station (ILRS) dès 2030.

La course à la Lune sera donc la grande compétition entre le l’Occident et l’alliance Chine-Russie. Seule l’ESA fera exception à la règle suivant sa culture de coopération peu importe les enjeux géopolitiques. Le rôle de l’ESA et des astronautes européens pourrait être déterminant pour rallier tous les protagonistes à un programme commun.

‘’L’espace est un mixte entre compétition et coopération’’ nous rappelle Jean-Yves Le Gall, ex-DG du CNES. L’ère post-ISS nous fait entrer dans une compétition folle qui sera fabuleuse à suivre. Espérons qu’après ce moment de folie, surgisse une nouvelle mission commune Artemis-Chang’e, à l’instar d’Apollo-Soyouz, pour réunir tout le monde sur une table. La Lune servira de tremplin pour l’exploration habitée de Mars. Cette ultime conquête du siècle ne pourra se faire qu’ensemble.

Render of a conceptual Chinese lunar base.
Visuel d’un concept de l’ILRS. Le rendu n’est pas du tout définitif. (CAST)

Références :

  • Eric Bottlaender & Pierre-François Mouriaux, ‘’De Gagarine à Thomas Pesquet l’entente est dans l’espace’’, Louison éditions
  • Phillipe Coué, ‘’Rêves de Mars’’, L’Esprit du Temps

Crédit image top : NASA

Deux satellites africains à bord d’une Soyouz

Le lundi 22 mars 2021, une fusée Soyouz-2.1a a décollé depuis Baïkonour avec à bord 38 satellites passagers. Le vol a été nominal et tous les passagers ont été livrés en orbite héliosynchrone. Parmi eux, il y avait deux cubesats africains.

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Flammes de Soyouz au décollage (GK Launch Services)

Bus spatial russe

Il s’agit du tout premier vol Soyouz commercialisé par GK Launch Services, la branche commerciale de Glavkosmos, elle-même filiale de Roscosmos, l’agence spatiale russe. Ainsi, la fusée a porté les couleurs de la compagnie : bleu et blanc. Un design magnifique rendant hommage à la fusée Vostok de Youri Gagarine, ancêtre de la Soyouz.

La Soyouz-2 a décollé de Baïkonour à 7h07 heure de Toulouse. Une heure plus tard, l’étage supérieur Fregat livre le passager principal sur une orbite héliosynchrone à 498.7 km d’altitude. 90 minutes plus tard, quatre passagers secondaires sont livrés à 592 km, et enfin tous les autres sont déposés à 550 km deux bonnes heures plus tard. C’était le tout premier vol multiple russe de l’année. Il fait suite à Transporter-1 de SpaceX et à la PSLV-C51 de l’ISRO. L’année dernière, c’était la Vega VV16 d’Arianespace qui faisait un vol multiple. Ces vols complexes sur fusées expérimentées se vendent bien.

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La Soyouz-2.1a sur son pas de tir (GK Launch Services)

Le passager principal était le satellite d’observation sud-coréen CAS500-1, de la KARI (Korea Aerospace Research Institute). Pesant 500kg, CAS500-1 est le premier du programme de satellite moyens d’observation de la Terre avec un imageur électro-optique à haute résolution. Comme autre gros passager moyen, il y avait aussi le satellite ELSA-d d’Astroscale, qui va réaliser des premiers tests de technologies pour la capture de débris spatiaux.

Le reste des passagers regroupe des petits satellites de démonstration, des éléments de constellations de cubesats. Plusieurs cubesats de démonstration sont également de la partie. Six cubesats sont dans un déployeur orbital de la société Gauss (UNITYSAT-7). Le déployeur a été placé en orbite héliosynchrone par l’étage Fregat, puis va à son tour larguer les cubesats passagers, la plupart construits par des universités. En tout, 38 satellites étaient à bord, pour le compte de 18 pays différents, dont la Tunisie et le Kenya

L’étage supérieur Fregat avec tous ses passagers, dont CAS500-1 tout au bout. (GK Launch Services / Glavkosmos)

Challenge One, le premier satellite tunisien

Ce lundi 20 mars 2021 était un grand jour pour la Tunisie. Deux jours après le 65ème anniversaire de son indépendance, le pays a pu voir décoller son tout premier satellite. Le président tunisien a d’ailleurs regardé le décollage en direct. Il s’agit du Cubesat-3U Challenge One de la TELNET, la société privée tunisienne d’aérospatiale et des télécommunications. Il est le premier maillon d’une constellation de 30 cubesats, prévue d’être complétée d’ici 2023.

Challenge One sert avant tout à la preuve de concept, mais la constellation est dédiée à l’IoT (Internet des Objets). Pesant à peine trois kilos, ses dimensions sont celle d’un cubesat-3U (c’est-à-dire trois unités de volume de 10cm x 10cm x 10cm). Il se stabilise dans l’espace à l’aide de roues à réactions et l’alimentation est pourvue à l’aide de panneaux solaires montés sur les flancs. Challenge One dispose aussi d’une caméra grand champ pour imager la Terre et la limite de l’atmosphère.

 La constellation de TELNET est développée entièrement localement, en partenariat avec la compagnie russe SPUTNIX, pour l’aide à la construction mais aussi la mise en place d’installations de test, ou encore la formation des ingénieurs et techniciens tunisiens. La Tunisie y a investi un million d’euros pour trois ans de développement. GK Launch Services est également dans le coup, avec la charge de déployer la constellation. De son côté, TELNET s’est lancé dans la construction d’un centre aérospatial dans la ville de Sfax, avec notamment la participation d’Aerospace Valley (Toulouse).

Challenge One est une des premières briques qui servent à construire un partenariat technologique entre la Russie et la Tunisie. Lundi 15 mars, le PDG de TELNET, l’ambassadeur de Tunisie en Russie se sont entretenus à ce sujet avec le vice-ministre russe des Affaires étrangères et envoyé spécial au Moyen-Orient et en Afrique.

Le cubesat-3U Challenge One lors de l’intégration dans son déployeur

SIMBA et les animaux sauvages au Kenya

System for Improving Monitoring of the Behavior of Wild Animals (SIMBA) est un cubesat-1U développé par des étudiants de trois universités : l’Université Sapienza à Rome, la Machakos University et l’Université de Nairobi au Kenya. SIMBA va connecter aux chercheurs des animaux sauvages du parc national du Kenya, des oiseaux aux grands mammifères. Certains individus porteront un capteur, dont SIMBA relaiera les données. Ainsi, on pourra mieux étudier leur comportement.

SIMBA est un nanosatellite qui a gagné un concours. La Fédération Internationale d’Astronautique (IAF) avait lancé en 2019 un concours avec à la clé un lancement gratuit. Glavkosmos devait en assurer le lancement par ce vol précisément. L’équipe de SIMBA savoure donc maintenant sa victoire avec son cubesat dans l’espace. Le projet est aussi soutenu par l’agence spatiale du Kenya et par le programme IKUNS (Italian-Kenyan University Nano-Satellites).

Le Kenya n’en n’est pas à son premier satellite. SIMBA est en réalité le troisième cubesat du programme IKUNS de nanosatellite italo-kenyan. Le précurseur de ce programme était le cubesat-1U 1KUNS-PF, développé par l’Université de Nairobi et l’Université Sapienza. Une fois de plus, le cubesat a pu décoller en gagnant un concours de l’IAF et la JAXA a apporté son soutien pour le déploiement, qui s’est fait depuis le module Kibo de l’ISS le 11 mai 2018.

Le cubesat SIMBA (Sapienza Space Systems and Space Surveillance Laboratory)
Peut être une image de texte
Première acquisition du signal de SIMBA au centre de contrôle de la Sapienza University à Rome (S5Lab)

Le spatial croissant en Afrique

Nous comptons aujourd’hui 43 satellites africains lancés dans l’espace, dont huit lancés en 2019, et un seul en 2020. Toutes les puissances spatiales africaines ne sont pas au même niveau. Parmi les plus avancés, on compte L’Egypte, le Maroc, l’Algérie, ou encore l’Afrique du Sud, qui devrait lancer un groupe de trois cubesats dédié à la surveillance des côtes et du trafic maritime à la fin de l’année (MDASat-1).

Le continent africain dispose de sa propre agence spatiale. Créée par l’Union Africaine, l’agence spatiale africaine a pour but de coordonner l’ensemble des activités des pays membres de sorte à optimiser l’effort de développement technologique. A la façon de l’ESA, l’agence agit pour que tout le monde soit gagnant, et en premier lieu dans le domaine des applications spatiales au service du développement économique et social. Par exemple, il y a le GMES & Afrique, un programme d’observation de la Terre pour aider par exemple les agriculteurs.

Le président tunisien Kais Saied et le patron de TELNET Mohamed Frikha suivent le décollage en direct (Fethi Belaid / AFP)

En plus des projets étatiques, il y a donc comme en Europe une politique spatiale générale en Afrique. Comme grands axes, on a le spatial au service du développement, mais aussi comme un business. Dans le premier cas, l’ONU (via sa branche UNOOSA dédiée à l’espace) a aidé à mettre en place de infrastructures pour les formations aux techniques spatiales. Dans le second cas, le message est clair : c’est un eldorado avec un marché qui vaudra 10 milliards de dollars d’ici 2024. Et ce message est aussi une invitation au Newspace pour venir s’y développer.

Enfin, il y a les nombreuses coopérations internationales, avec notamment les sommets France-Afrique et un partenariat en cours de discussion entre le CNES, l’Union Africaine, et différentes agences spatiales. D’autres coopérations bilatérales sont en train de se mettre en place. Nous avons vu celle entre la Tunisie et la Russie par exemple, il y a aussi la Chine, très présente dans le continent. Mais quand on demande des détails sur les partenariats spatiaux avec la Chine : circulez, il n’y a rien à voir.

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(GK Launch Services)

Nouveau tir PSLV et le dur retour du spatial indien

Nouveau tir indien ce dimanche 28 février : à 5h54 (heure de Toulouse), une fusée PSLV-DL a décollé du Satish Dhawan Space Center. Il y avait à bord 19 satellites passagers. C’est le premier lancement indien de 2021.

L’année dernière, le spatial indien avait marqué une longue pause pour rejoindre l’effort national dans la lutte contre la pandémie qui a paralysé le pays. La crise de la Covid-19 a beaucoup retardé les grands projets d’exploration et de développement spatial, qui sont pourtant stratégique pour montrer la puissance du pays.

La PSLV-DL sur son pas de tir au Satish Dhawan Space Center (ISRO)

Le PSLV : pilier des lancements indiens

Il fait partie des plus vieux lanceurs en activité aujourd’hui, le PSLV n’a pas pris une ride depuis son premier vol en 1993. Au fil du temps il a été enrichi en différentes versions (version de base, puis les versions CA, G, DL, QL, et – la plus lourde –  XL), dont la capacité varie selon le nombre de boosters latéraux ajoutés au premier étage. C’est une PSLV-DL qui a décollé ce dimanche, équipée de deux boosters avec chacun 12 tonnes de poudre.

Le PSLV a quatre étages disposés dans un ordre qui peut paraître étrange. Le premier étage (PS1) utilise un moteur S139 à carburant solide, en plus de 1 à 6 boosters de taille variable. Le second étage (PS2) est à propulsion liquide à l’aide d’un moteur Vikas, qui est en fait une version du moteur Viking, connu pour avoir été utilisé dans les fusées Ariane 1-2-3-4, mais fabriqué sous licence indienne.

Le troisième étage (PS3) utilise lui aussi une propulsion solide, une fois que le lanceur est dans l’espace. Enfin, le dernier étage (PS4) utilise des moteurs à ergols liquides pour assurer la mise en orbite. Le dernier étage peut également servir de plateforme orbitale pour héberger des expériences embarquées. Il fournit énergie et communication pendant quelques mois avant de se désorbiter. Il a déjà servi comme tel quelques fois pour des expériences menées par des lycéens ou des étudiants indiens.

Premier lanceur indien à utiliser des carburants liquides, le Polar Satellite Launch Vehicle et la fusée-clé pour l’accès de l’Inde à l’espace. Sa polyvalence lui permet d’assurer des vols à destination de l’orbite héliosynchrone (capacité : 1750 kg de charge utile à 600km SSO) à un transfert vers l’orbite géostationnaire (capacité : 1425 kg). Le PSLV a notamment servi à envoyer la sonde Chandrayaan-1 vers l’orbite lunaire ou encore Mangalyaan vers Mars.

C’était le 53ème tir (51ème succès) du PSLV et son manifeste est encore bien rempli pour les années à suivre, notamment à cause des nombreux décalages. Depuis 1993, le PSLV a mis en orbite 342 satellites de 34 pays différents. Pour cette année et 2022, pas moins de 18 vols PSLV sont attendus.

Intégration du second étage sur le pas de tir, équipé de son moteur Vikas (ISRO)

Le développement des lanceurs indiens

L’agence spatiale indienne (ISRO) tente depuis plusieurs années de faire gagner en puissance et en diversité ses capacités de lancement. Elle dispose déjà d’un lanceur plus lourd, le GSLV, destiné à l’orbite géostationnaire (capacité 4000 kg), dont une version (MkIII) va servir pour le vol habité. L’ISRO a annoncé dans son plan décennal vouloir développer un nouveau lanceur lourd et réutilisable, l’agence souhaite aussi se lancer dans la propulsion au méthane-LOX.

Du côté des petits lanceurs, l’ISRO travaille depuis des années au développement du SSLV (Small Satellite Launch Vehicle), capable d’emporter 500kg de charge utile en orbite basse. Plusieurs fois le tir inaugural a été décalé, notamment à cause de la pandémie. Il devrait avoir lieu cette année.

L’ISRO ouvre surtout la voie au Newspace. Il existe au moins six start-ups porteuses de projets de micro-lanceurs :

  • Agnikul Cosmos : Agnibaan
    • Capacité : 100 kg à 700km SSO
    • 1er moteur développé par impression-3D
  • Bellatrix Aerospace : Chetak
    • Capacité : 150 kg à 700km SSO
    • Premier vol à partir de 2023
    • Réutilisable
  • OmSpace : Infinity One
    • Réutilisable
  • Skyroot Aerospace : Vikram I
    • Capacité : 225 kg à 500km SSO (autres version II et III plus lourdes)
    • Premier vol à partir de 2021
  • STAR Orbital : Phoenix
    • Premier vol à partir de 2026
  • Timewarp : Stardust
    • Capacité : 150 kg à 500km SSO

En pleine crise de la Covid-19, le gouvernement et l’ISRO ont mis en place une branche commerciale appelée NewSpace India Limited (NSIL), pour interagir avec les acteurs du spatial indien privé en pleine émergence. L’ISRO va d’ailleurs mettre son site de test moteur à disposition tandis que le gouvernement projette de construire un nouveau centre de lancement à Kulasekarapattinam, à l’extrême sud du sous-continent, permettant d’économiser du carburant, d’éviter le survol du Sri Lanka mais aussi pouvant accueillir les lanceurs privés à l’avenir.

La GSLV MkIII qui a emporté Chandrayaan-2 en 2019 (ISRO)

L’arrivée prochaine du spatial indien privé

La PSLV-DL a livré 19 passagers en orbite héliosynchrone. Le passager principal, Amazonia-1, a été livré à 778 km SSO. Les autres passagers ont été éjectés 98 minutes plus tard. C’est la première fois que l’Inde réalise un tir commercial via la NSIL. La prise en charge d’Amazonia-1 et des passagers étrangers a été faite en partenariat avec la société américaine de gestion de vol rideshare Spaceflight Inc. Les passagers indiens ont été pris en charge avec l’aide de l’Indian National Space Promotion and Authorization Center (INSPACe), créé en juin 2020 pour la promotion et la régulation du spatial privé indien.

Le vol était dédié au passager principal, le satellite d’observation brésilien Amazonia-1, intégralement développé au Brésil avec l’Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), l’institut dédié au spatial du Brésil. Amazonia-1 va étudier les ressources naturelles du pays à l’aide d’une optique observant en visible et proche-infrarouge, complété d’une caméra anglaise de 10m de résolution.

Parmi les autres passagers, on compte plusieurs satellites indiens. Parmi eux, il y a Sindhu Nedra, un petit satellite de l’Imarat Research Centre, laboratoire de la DRDO (défense indienne), pour détecter des navires suspects. Un autre passager est un cubesat-3U, appelé Satish Dhawan Sat, développé par Space Kidz India et dédié à la météo spatiale. Il y a également à l’intérieur du satellite une photo gravée du premier ministre indien Narendra Modi, qui a lancé la politique de libéralisation du spatial indien. Comme autre smallsat étranger, il y avait le cubesat-2U SAI-1Nanoconnect-2, de l’Université Nationale du Mexique.

Enfin, il y a les picosatellites. La société américaine Swarm Technologies avait à bord du vol 12 unités de sa constellation SpaceBEE, dédiée au relais de données, qui font la taille d’une disquette d’ordinateur. Puis les trois derniers passagers sont en réalité regroupé dans un seul picosatellite appelé UNITYsat. Il réunit des charges utiles développées par le Jeppiaar Institute of Technology (JITsat), le GH Raisoni College of Engineering (GHRCEsat) et le Sri Shakthi Institute of Technology (Sri Shakthi Sat). Ces trois charges utiles assureront du relais radio.

Il devait y avoir un autre passager à bord, le tout premier satellite développé par une entreprise privé en Inde (Pixxel India). Jusqu’à présent seule l’ISRO et des acteurs publics pouvaient construire un satellite en Inde. La nouvelle politique de libéralisation du spatial en Inde, lancée par le gouvernement va permettre et encourager l’arrivée du Newspace indien.

Image
Le satellite Amazonia-1 en salle blanche (INPE)

Le chemin de croix de l’astronaute indien

La crise de la Covid-19 a durement touché le pays et continue de l’impacter. L’ISRO a mis en pause quasiment toutes ses activités pendant des mois pour aider le gouvernement dans la lutte contre la pandémie. Résultat, le spatial indien n’a pas vraiment donné signe de vie pendant de longs mois et les grands projets de l’ISRO ont pris un an de retard.

Fer de lance des ambitions spatiales indienne, le rêve d’envoyer un astronaute indien dans l’espace. Depuis plusieurs années, l’ISRO y travaille et le Premier Ministre en a fait une priorité nationale. Le programme, nommé Gagayaan, a désormais une unité dédiée et avait comme objectif un premier vol habité en août 2022, à l’occasion du 75ème anniversaire de l’indépendance de l’Inde. Avant ce vol, deux autre vols de démonstration non habités doivent avoir lieu, à la fois pour tester l’aptitude de la fusée GSLV MkIII, mais aussi la capsule.

Finalement, les vols tests non habités l’auront pas lieu avant décembre 2020 pour le premier, et 2022-2023 pour le second. Pendant ce temps, les astronautes sont en train de d’entraîner à la Cité des Etoiles, à Moscou, en partenariat avec Roscosmos. Le CNES est également partenaire de l’ISRO dans cette quête de l’indépendance du vol habité, en apportant notamment des formations à la médecine spatiale, ainsi que des dispositifs de suivi de santé de l’astronaute.

Les quatre astronautes indiens, recruté dans l’Indian Air Force, devraient terminer leur entraînement de base en mars-avril. Notamment compris dans la base : conditions extrêmes et entraînement de survie, mais aussi des premiers cours théoriques. Le développement de la capsule continue, notamment avec le succès des tests du système d’éjection d’urgence.

La première mission habité du programme Gagayaan consistera à envoyer en orbite basse une capsule avec dedans une équipe de trois astronautes. Au-delà de premières missions tests en orbite à la façon de l’ancien programme Gemini de la NASA, l’ISRO a dans les cartons le projet de s’installer durablement dans l’espace, avec la construction d’une station spatiale. Cette station devrait pouvoir accueillir des astronautes internationaux. Par exemple, lors de la conférence de presse de l’ESA sur le lancement de la nouvelle campagne de recrutement, aucune option n’a été écartée.

Prototype de combinaison spatiale pour astronaute indien (Pallava Bagla / Corbis)

Les futures missions d’exploration spatiale

Le manifeste de l’ISRO pour 2021 compte des lancement de satellites d’observation de la Terre, de communication, et de navigation. La pandémie les a toutes décalé, mais plusieurs missions scientifiques sont en cours de préparation. Par exemple, le premier télescope spatial indien dédié à l’observation du Soleil, Aditya, devrait décoller fin 2021 ou en 2022. Il sera placé au point de Lagrange L1 du système Terre-Soleil.

Le programme lunaire prend plus de retard. Lors de la mise en orbite lunaire de Chandrayaan-2, la tentative de posé du lander Vikram en septembre 2019 fut un échec. On se souvient du Premier Ministre Narendra Modi réconfortant le directeur de l’ISRO, rappelant l’importance stratégique de cet objectif symbolique pour l’Inde, souhaitant montrer au monde et plus particulièrement à la Chine sa capacité à se poser sur la Lune. C’est le but de la mission Chandrayaan-3 qui ne comptera qu’un lander et un rover pour explorer une région proche du pôle sud sélène. L’orbiter de Chandrayaan-2 servira au relais radio. Le décollage de Chandrayaan-3 était prévu cette année, il a malheureusement été décalé à 2022.

Côté exploration planétaire, la sonde indienne Mangalyaan continue à bien fonctionner, en orbite martienne depuis 2014. L’ISRO a plutôt comme objectif proche la planète Vénus, avec la mission Shukrayaan-1 qui devrait partir vers 2024. D’ailleurs, le CNES sera une fois de plus partenaire de l’ISRO.

L’Inde et la France sont partenaires depuis de nombreuses années, notamment avec l’amitié qu’a entretenu l’ancien directeur du CNES Jacques Blâmont. L’Inde compte beaucoup sur les collaborations internationales pour doper son programme spatial. France, Australie, Etats-Unis, Russie, les liens sont forts pour rattraper au plus vite le retard face à la Chine.

La mission Shukrayaan-1 devrait se placer en orbite polaire autour de Vénus (ISRO)

Transporter-1, le nouveau bus pour smallsat de SpaceX

Le 24 janvier dernier, une Falcon 9 un peu particulière décolle du pas de tir SLC-40 à Cap Canaveral. Elle nous change du train-train habituel des vols Starlink installé depuis un an. Il s’agit ici du vol Transporter-1, désormais connu comme étant le record du nombre de satellites mis en orbite en une seule fois. En effet, 143 passagers étaient à bord ! Transporter-1 lance la dynamique des bus spatiaux aux Etats-Unis, avec comme argument clé : casser les prix.

La Falcon 9 en vol (SpaceX)

SpaceX de moins en moins cher

Ce n’est pas la première fois qu’une Falcon 9 embarque un grand nombre de passagers en même temps. Avant les séries de 60 satellites Starlink par vol, il y a eu le tir SSO-A le 3 décembre 2018 depuis la base de Vandenberg en Californie. Ce jour-là, SpaceX et la société Spaceflight Inc. ont mis en orbite 64 satellites, dont nombreux smallsats et cubesats, pour le compte de 34 clients de 17 pays différents. Enchaînant les tirs Starlink depuis 2019, SpaceX propose également quelques places supplémentaires pour des passagers secondaires. Quelques satellites de BlackSky ont été mis en orbite ainsi.

A l’instar du vol SSO-A, le vol Transporter-1 a proposé de mettre toute la coiffe de la Falcon 9 à disposition pour un vol multiple (rideshare). L’étage supérieur doit donc transporter un adaptateur particulier auquel sont greffés différents ports pour y attacher les passagers. Même si le dispositif prend un peu de place dans la coiffe, il en reste encore beaucoup, sans parler d’une forte disponibilité en masse car la Falcon 9 est capable d’emporter jusqu’à près de 20 tonnes de charge utile en orbite basse. Transporter-1 était à destination de l’orbite polaire.

Le marché spatial où il y a le plus de demande est celui des smallsats. Près de 7000 sont en attente de décoller cette décennie ! Malheureusement, il n’y a jamais de place satisfaisante pour eux à bord d’un lanceur lourd ou moyen. Quelques vols Soyouz, PSLV, ou Long March ont ouvert des places pour des petits passagers secondaires mais sans trop laisser le choix de l’orbite désirée. Le retour des petits lanceurs et des micro-lanceurs avec le Newspace ne satisfait pas la demande pour l’instant, faute de tirs disponibles. Il faudra encore quelques années avant que l’Electron, la LauncherOne ou la Rocket 3 assurent des fortes cadences de vols susceptibles de satisfaire la forte demande.

Le bus spatial est alors devenu une solution, et SpaceX n’est pas la seule compagnie à s’en rendre compte. En septembre 2020, c’est une fusée Vega d’Arianespace qui assure le premier vol en bus spatial européen. La recette Transporter de SpaceX vise à être le moins cher. Emporter des dizaines de passagers en un seul vol est déjà économique pour eux, le faire avec la fusée la moins chère du marché est encore plus avantageux.

Le profil du vol Transporter 1 : au bout d’une heure de vol, le largage des premières charges utiles a commencé. Le déploiement s’est terminé une demi-heure après. (crédit ElonX)

Le monde des smallsats à bord

Plusieurs types de satellites sont demandeurs de ce genre de vol en groupe. Il y a les clients qui doivent déployer des escadrilles (constellations), et ceux qui n’ont pas trouvé de place ailleurs. Parmi ces derniers, il y a les satellites légers mais pesant plus de 50 kg. Ceux-là servent souvent dans le domaine de l’observation de la Terre. Il est difficile pour eux de trouver place car ils ne peuvent plus trop embarquer comme passager secondaire d’un satellite plus gros, et les petits lanceurs aptes à leur dédier un vol exclusif (LM-11, Epsilon, Electron) ne sont pas assez disponibles, ou trop chers. L’option du bus spatial leur permet d’avoir une place de choix où ils sont généralement les passagers les plus lourds. C’est le cas du satellite japonais QPS-SAR 2 de iQPS ou des deux mystérieux satellites identiques Whitney 1 & 2 de Capella Space, les trois principaux passagers de Transporter-1 pesant tous près de 100 kg.

Plus petits, il y a les smallsats (entre 10 et 50 kg), qui n’ont pas d’autre choix que de s’adapter aux vols disponibles. SpaceX a récemment annoncé que certains clients étaient en train d’adapter le design de leur satellite pour pouvoir embarquer à bord d’un vol Transporter. Ces smallsats aussi sont généralement des satellites d’observation mais certains sont aussi des smallsats de démonstration technologique. A bord de Transporter, on comptait trois unités ICEYE de la société finlandaise éponyme, un autre trio Hawk 2A-2B-2C développés par l’UTIAS au Canada pour la société américaine HawkEye 360, ils feront du trafic monitoring. Enfin, était à bord un autre smallsat d’observation canadien de la GHGSat Inc. nommé Hugo.

Enfin on passe aux cubesats, tous petits satellites suivant une unité de volume aujourd’hui universelle (1U, 2U, 3U, 6U, 12U, etc. 1U = 10cm x 10cm x 10cm), peu chers à fabriquer. Nombreuses sont les constellations de cubesats en attente d’être déployées aujourd’hui. La plus grande est celle des (Super)Dove Flock de Planet Labs, dédiée à photographier la surface terrestre : plusieurs centaines de cubesats 3U déjà dans l’espace dont 48 rien qu’avec Transporter-1. Dans le domaine de la navigation, la société Spire dispose de plusieurs dizaines de cubesat-3U opérationnels, dont 8 de plus avec ce vol. Enfin, il y a les constellations dédiées à la communication (dont l’internet des objets) : à bord 8 cubesats 6U pour la société canadienne Kepler et 5 cubesats 3U pour la compagnie suisse Astrocast.

Plusieurs smallsats et cubesats ont été déployés bien après le vol ! A l’aide de déployeurs en orbite tel que e ION SCV de D-Orbit, ils ont été d’abord transportés jusqu’à l’orbite de leur choix avant d’être éjecté. (crédit D-Orbit)

Parmi les cubesats à bord, il y avait aussi des clients particuliers :

  • PTD-1 (6U) de la NASA, qui servira à tester un nouveau mode de propulsion pour cubesat.
  • Charlie (6U) d’Aurora Insight, dédié à la qualification d’un spectromètre fabriqué par la start-up américaine.
  • Hiber 4 (3U) d’Hiber Global, prototype d’une constellation dédiée à l’IoT.
  • ASELSAT (3U) de la société turque éponyme, qui va tester plusieurs composants.
  • PIXL 1 (3U) de la DLR (agence spatiale allemande), qui va tester un système de communication entre cubesat par laser.
  • IDEASSat (3U) de l’Université Nationale de Recherche à Taïwan, dédié à l’étude de l’ionosphère terrestre.
  • SOMP 2b (2U) de l’Université Technique de Dresde (Allemagne), qui mesurera la quantité d’oxygène dans la couche supérieure de l’Atmosphère.
  • YUSAT-1 (1.5U) de la National Taiwan Ocean University.
  • Prometheus 2.10 (1.5U) nouvel élément d’une série de cubesat de la Los Alamos National University.
  • UVSQ-SAT 1 (1U), premier satellite développé par les étudiants de l’Université de Versailles St Quentin en Yvelines.
  • 3 cubesat 1U V-R3x de la NASA.

Enfin il y a des passagers exotiques encore plus petits que des cubesats : des picosats, comme les ARCE 1A-1B-1C de la University of South Florida, ou encore les SpaceBEE, des unités de la taille d’une vielle disquette d’ordinateur, de Swarm Technologies. 36 à bord de Transporter-1.

La complexe organisation d’un bus spatial

Il est évident qu’organiser un vol avec autant de monde à bord s’avère extrêmement complexe à organiser ! Il est devenu également complexe pour le client d’organiser le déploiement de sa constellation via plusieurs lancements, notamment avec des lanceurs différents. Avec l’émergence de la demande liées au Newspace, toute une floppée de sociétés de d’organisation de vols partagés si bien que c’était elles, avant tout, qui étaient les clientes du vol Transporter-1.

Au final, seuls 13 satellites étaient directement attachés au système de déploiement de Transporter-1 : QPS-SAR 2, les Whitney 1&2, et une dizaine de Starlink. Tous les ports étaient avaient été réservés par les différentes sociétés de management de vol ‘’rideshare’’ : Spaceflight Inc. (USA), NanoRacks (USA), Isilaunch (Pays-Bas), Exolaunch (Allemagne), D-Orbit (Italie) ainsi que Maverick Space Systems (USA). Une dernière société appelée Momentus (USA), parmi les plus importantes, devait également être de la partie mais son client n’était pas prêt à temps et elle a dû laisser sa place. SpaceX en a profité pour rajouter à la place la dizaine de satellites Starlink à la dernière minute.

Chaque port avait sa société. Certaines y avaient installé un déployeur de cubesats ou de smallsats. Spaceflight Inc. et D-Orbit y avaient amarré un système de déploiement en orbite, qui larguent les passagers après avoir été éjectés de l’adaptateur de SpaceX. D-Orbit avait déjà testé son système ION Satellite Carrier Vehicle lors du vol Vega SSMS en 2020. Cette fois-ci, il avait à bord 8 cubesats, 12 picosats et deux expériences embarquées auxquelles il a servi de support. Une fois les expériences terminées, il se désorbitera. Spaceflight Inc. avait déjà testé un système de déploiement satellite Smallsat Express en orbite avec le vol SSO-A en 2018, pour Transporter-1 le déployeur orbital s’appelait Sherpa-FX 1, avec à bord 3 smallsats, 7 cubesats, 3 picosats et 3 expériences embarquées.

Le Sherpa-FX (Spaceflight Inc.)

Si jamais vous souhaitez envoyer votre cubesat-smallsat dans l’espace, vous aurez aujourd’hui de grandes chances de devoir passer par ces sociétés. Plusieurs d’entre elles ont réservés non seulement des ports à bord des prochains vols rideshare, des vols de micro-lanceur actifs comme l’Electron mais aussi des lanceurs qui n’ont pas encore volé ! Bien sûr, les opérateurs de lancements restent directement accessibles. Par exemple, SpaceX a mis en ligne un estimateur de coût pour votre charge utile, avec un choix de réservation pour des prochains vols (Transporter ou comme passager secondaire de tir Starlink).

Dans le cadre de son programme rideshare, SpaceX prévoit deux autres tirs Transporter 2 & 3 cette année, dont un prévu en décembre. On ne sait pas si le record de 143 passagers sera battu. Le record précédent était de 104 satellites par un tir PSLV de l’agence spatiale indienne. Ce genre de vol pose quand même problème aux organismes de surveillance de l’espace, tel que l’US Space Command, car ils ont du mal à identifier tous ces satellites déployés si vite.

Occupation des différents ports de Transporter 1 , les satellites QPS-SAR 2 et Whitney 1&2 sont derrière (image SpaceX)

Source notable : Jonathan’s Space Report – Latest Issue (planet4589.org)

Les astroports européens et le Newspace

Quand on nous demande d’où peut-on partir en Europe pour envoyer notre satellite dans l’espace, on pense naturellement à la Guyane, Sinnamary et le CSG. Mais il existe d’autres sites de lancement sur le continent européen. Aucun, jusqu’à aujourd’hui, ne peut héberger un tir orbital mais ça ne saurait tarder !

Dans sa course vers l’espace au siècle dernier, l’Europe a misé sur les colonies ou le réseau du Commonwealth pour accueillir les premiers décollages de lanceurs. Ainsi, c’est depuis Hammaguir, anciennement en Algérie française, et depuis Woomera en Australie, qu’on décollé les célèbres Diamant et Black Arrow faisant la France et le Royaume-Uni des nouvelles puissances spatiales. Puis en fusionnant les efforts spatiaux européens sous l’égide de l’ESA, on décide de désormais que l’unique hub d’accès à l’orbite sera le Centre Spatial de Guyane (CSG).

Le monopole multi-décennal de l’ESA-ArianeGroup-Arianespace fait désormais place à l’arrivée en fanfare du Newspace en Europe. A cette nouvelle concurrence s’ajoute une motivation politique à l’idée que le Newspace pourrait renforcer l’économie spatiale européenne et créer de nouveaux emplois. Pour compléter l’équation (du moins en partie), le spatial britannique suit la politique générale du Brexit dans le but d’être indépendante. Tour d’Europe des projets.

En savoir plus sur les futurs lanceurs du Newspace européens : 2020, tour d’Europe des micro-lanceurs européens.

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Vue d’artiste du pas de tir du Sutherland Spaceport (BBC)

Sutherland Spaceport :

Localisation : Sutherland, Highlands (Ecosse)

Orbites : polaire, héliosynchrone

Opérateur : non décidé

Lanceur : Prime (Orbex)

Premier vol : 2022

Le projet le plus connu est le hub de Sutherland. Le site prévoit d’accueillir un pas de tir au nord des terres des Highlands en Ecosse. L’océan Atlantique se trouve quelques kilomètres au nord et le pas de tir est au milieu d’une zone très peu habitée. C’est une zone de lancement idéale à la manière du site de lancement Electron à Mahia Peninsula en Nouvelle Zélande. Le projet fait toutefois face à une importante réticence sur son impact environnemental.

Le projet s’astroport, lancé en 2018, prévoyait initialement d’accueillir deux pas de tir. Un premier était pour Lockheed Martin qui devait y exploiter un micro-lanceur, dont on ignore tout. Le second pas de tir était destiné à la start-up britannique Orbex et son micro-lanceur Prime. Finalement, un seul pas de tir a été retenu dans le projet, dans l’espoir qu’il soit partagé.

Le partage s’annonçait compliqué car les lanceurs de Lockheed Martin et d’Orbex ne semble pas fonctionner avec le même carburant. Il est vrai que la recette de Prime est assez unique au monde : le comburant de ses moteurs est du bio-propane (Oxygène liquide en oxydant), du propane mais obtenu de la biomasse, processus plus écologique. Faute d’entente, Lockheed Martin a préféré émigrer vers un autre projet de site de lancement, dans les Iles Shetland. Orbex a de son côté obtenu une première autorisation de réaliser jusqu’à 12 lancements par an. Six sont déjà prévus.

L’astroport de Sutherland a toutefois plusieurs écueils qui retardent sa construction. L’agence de développement Highlands and Islands Enterprise, chargée par le gouvernement d’Ecosse de la gestion du projet, travaille pour obtenir les différentes autorisations, notamment sur l’aspect environnemental. Dernièrement, un recours en justice a été déposé pour faire appel à la validation du Conseil des Highlands. L’astroport, qui devait initialement être opérationnel en 2020 et accueillir le tir inaugural de la Prime en 2022, risque d’être encore retardé. Enfin, beaucoup de gens doutent que l’astroport pourrait apporter avec lui toute une nouvelle économie avec lui.

Le 19 novembre dernier, à la surprise de tous, le premier ministre britannique entend également utiliser l’astroport de Sutherland comme plateforme de lancements de satellites militaires britannique opérée par une nouvelle branche spatiale de la Royal Air Force. Même si le projet reste avant tout commercial, le gouvernement britannique, quête d’indépendance, cherche à ne plus trop passer par l’ESA et le CSG pour lancer ses satellites. L’arrivée d’un site de lancement opérationnel est donc cruciale pour accompagner la nouvelle dynamique.

Image d’artiste du pas de tir de Sutherland Spaceport (Orbex)

Shetland  Space Centre

Localisation : Lamba Ness, Unst, Iles Shetland (Ecosse)

Orbites : Polaire, héliosynchrone

Opérateur : Royal Air Force (militaire), non connu (commercial)

Lanceur : inconnu (Lockheed Martin dans le cadre du UK Pathfinder Launch), sans nom (C6 Systems)

Premier vol : début décennie 2020

La Royal Air Force est déjà installée dans les Iles Shetland. Ces îles situées entre la Mer du Nord et l’Océan Atlantique offrent un angle de tir assez étendu. La faible présence humaine aux alentours permet aussi des tirs sécurisés. C’est ici que Lockheed Martin a décidé de venir s’installer pour le tir inaugural de leur fusée inconnue. C’est sur une péninsule de Unst, l’île la plus au nord de l’archipel, que seront installés plusieurs pas de tir. En plus de l’Ecosse et de l’UK Space Agency, le projet a reçu le soutien d’un propriétaire milliardaire Ecossais, qui a déjà commencé à y investir. Encore une fois, c’est la Highlands and Islands Enterprise qui est en charge du projet.

On ignore quel lanceur Lockheed Martin souhaite faire décoller de l’astroport britannique. Seules des spéculations laissent penser qu’il pourrait s’agir de l’Electron de RocketLab, ou encore le futur RS1 d’ABL Space Systems car Lockheed Martin a investi dans ces deux sociétés. L’astroport de Shetland devrait accueillir en plus la start-up canadienne C6 Launch Systems, et son futur micro-lanceur. Ce dernier nano-lanceur serait capable d’emporter 30 kg de charge utile à 500km SSO.

Shetland Space Centre
Vue d’artiste du pas de tir du Shetland Spaceport (Orbitaltoday)

Cornwall Spaceport

Localisation : Cornwall (Angleterre)

Orbites : multiples (lancement aéroporté)

Opérateur : Newquay Airport, Virgin Orbit

Lanceur : LauncherOne (Virgin Orbit)

Premier vol : 2022

Le dernier astroport en route existe déjà en mode aéroport. Il s’agit de l’aéroport de Cornwall, au sud de l’Angleterre. Dans les prochaines années, il devrait accueillir Virgin Orbit, la société américaine de Sir Richard Brandson, ami des britanniques. La piste de Cornwall servira aux décollages et atterrissage de l’avion-porteur Cosmic Girl, le Boeing 747 modifié qui largue en l’air le micro-lanceur LauncherOne (regarder ce lien pour tout savoir sur les lanceurs aéroportés). Les premiers vols sont prévus en 2022, mais avant il faut que la LauncherOne s’envole avec succès.

Le projet de commercialisation de l’aéroport régional pour l’accès à l’orbite fait aujourd’hui face à la crise économique du monde de l’aviation liée à la pandémie du Covid-19. La survie de l’aéroport Newquay est d’ores et déjà en jeu. L’aéroport est fermé et compte sur les déplacements pour les fêtes de fin d’année pour un dernier rebond alors que les institutions laissent sur la table l’option de l’abandon. Seul un sauvetage du gouvernement semble pouvoir aider désormais. Sinon, Virgin Orbit pourrait bien devoir chercher ailleurs.

La LauncherOne sous son avion-porteur Cosmic Girl (Virgin Orbit)

Esrange Space Center

Localisation : Kiruna (Suède)

Orbites : polaire, héliosynchrone

Opérateur : Swedish Space Centre (SSC)

Lanceurs : RFA One (Rocket Factory Augsburg), Spectrum (Isar Aerospace), SL1 (HyImpulse)

Premier vol : 2021 (orbital), opérationnel en non-orbital

Mis en service en 1966, l’Esrange Space Center se trouve à 200 km au-dessus du cercle polaire Arctique. En plein milieu de la taïga scandinave, le site est idéal pour des tests de fusées, des lancements de fusée-sonde, et des lâchers de ballons stratosphériques. Le site est également destiné à l’étude des aurores boréales, et dispose d’un réseau de segment-sol pour la télémétrie/télécommande satellite et lanceur. Mis en service par l’ESRO, l’ancêtre de l’ESA, c’est désormais l’agence spatiale de Suède (SSC) qui en a le contrôle.

Le site a accueilli nombreux programmes de fusée-sonde, et hébergé des centaines de tirs suborbitaux et atmosphériques, dont dernièrement pour le programme MASER et TEXUS. Le site est devenu la destination numéro 1 des sociétés du Newspace allemand des lanceurs. La société bavaroise Rocket Factory Augsburg, spin-off de l’industriel OHB Systems, y teste déjà ses moteurs et prévoit d’y réaliser plusieurs lancements de son lanceur léger RFA One, capable d’emporter jusqu’à 300 kg en orbite basse.

La start-up Isar Aerospace, qui a déjà commencé la production de son lanceur léger Spectrum, d’une capacité d’emport de 1 000 kg en LEO, va tester ses moteurs à Kiruna. Toutefois, l’Esrange Space Centre ne devrait pas héberger le tir inaugural de la Spectrum en 2021. HyImpulse n’a également pas encore fait son choix sur site pour le premier lancement de son micro-lanceur SL1 en 2022 mais, comme les autres, garde l’option Esrange sous la main. Le site servira cependant pour les tests moteurs et le tir du démonstrateur SR75, une fusée-sonde qui testera en conditions réelles l’année prochaine le moteur hybride HyPLOx75. Ce dernier, multiplié par 8, équipera le premier gouvernement étage de la SL1.

L’Esrange Space Centre a réussi à gagner l’intérêt du suédois, qui lui a octroyé 8.5 M€ pour le transformer en site de lancement orbital d’ici 2022. En plus des acteurs allemands, le site reste attractif pour les autres acteurs européens. L’Esrange Space Centre va d’ailleurs accueillir des Hop tests du démonstrateur Themis d’ArianeWorks avant que la campagne se poursuive au CSG. Le SSC a même dernièrement fait une proposition aux acteurs du Newspace indiens de faire décoller leurs micro-lanceurs de Kiruna.

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Décollage d’une fusée-sonde à l’Esrange Space Center (SSC)

Andoya Space Center 

Localisation : Andoya Island (Norvège)

Orbites : polaire, héliosynchrone

Opérateur : Agence spatiale de Norvège

Lanceurs : North Star (Nammo), RFA One (Rocket Factory Augsburg)

Premier vol : 2022

Contemporain de l’Esrange, l’Andoya Space Center a été créé en 1962. Situé à 300 km au-dessus du cercle polaire Arctique, le site propose des activités similaires à l’Esrange Space Centre : tir de fusée-sonde, étude des aurores, et lâcher de ballon stratosphérique. Depuis 1962, plus de 1 300 fusées-sonde ont été tirées, dont notamment la mission AZURE de la NASA. L’Andoya Space Center dispose d’un second site de lancement dans l’archipel Svalbard, encore plus au nord dans l’Océan Arctique. Mais ce site n’est utilisé que pour des tirs suborbitaux ou atmosphériques et il n’y est pas question d’orbital.

C’est d’abord côté norvégien que s’est manifestée l’intention d’atteindre l’orbite depuis l’Andoya Space Center. L’armurier et missilier Nammo, propriété de l’Etat, entretien depuis plusieurs années un programme de développement de fusées. Nammo a d’abord travaillé sur un lanceur suborbital Nucleus, qui a volé avec succès en 2018 depuis Andoya. Ce démonstrateur de lanceur à moteur hybride sert de base solide au développement d’un nano-lanceur orbital capable de placer un cubesat en orbite basse. Ce lanceur devrait décoller de l’Andoya Space Center.

Le client phare du futur complexe de lancement orbital de l’Andoya Space Center est Rocket Factory Augsburg. Ce complexe se situera à 35 km des pas de tirs suborbitaux. RFA a signé un mémorandum d’entente (MOU) avec l’Andoya Space Center pour y réaliser le tir inaugural de sa RFA One en 2022. Depuis, Andoya recrute du personnel pour opérer des lancements orbitaux.

Décollage d’une fusée-sonde Black Brandt XII depuis l’Andoya Space Center (NASA)

Les autres adresses

Nous avons couvert les principaux projets d’astroport, tous situés dans le nord ou le grand nord du Vieux Continent. Il existe néanmoins encore une pléthore d’autres propositions d’astroports en Europe :

  • Açores (Portugal) : ce projet attire un peu plus l’attention que les autres. L’archipel se trouve en plein milieu de l’Atlantique (pas de problème de sécurité), dans une zone avec une météo plutôt favorable et qui permet d’atteindre tout type d’orbite. Avant la crise du Covid-19, le gouvernement portugais se sentait prêt à soutenir financièrement une partie du projet et avait déjà commandé une étude. Cette dernière a conseillé de s’installer sur l’île Santa Maria.
  • Canaries (Espagne) : L’archipel est souvent zieuté par les start-ups espagnoles, dont PLDSpace. Cette dernière a besoin d’un pas de tir au bord de l’eau pour pouvoir récupérer en mer le premier étage de son futur micro-lanceur réutilisable Miura 5.
  • Espagne : le gouvernement espagnol ainsi que les start-ups réfléchissent à l’établissement d’un site de lancement, notamment sur le continent pour permettre un meilleur accès aux orbites polaires et héliosynchrone. Il y a notamment le site de test d’El Arenosillo, qui servira de théâtre au test du démonstrateur Miura-1 de PLDSpace l’année prochaine.
  • Islande : l’état insulaire a déjà servi dernièrement de site de test du démonstrateur atmosphérique Skylark Micro de la start-up écossaise Skyrora. Celle-ci garde l’Islande comme option pour y lancer son futur micro-lanceur Skyrora-XL.
  • Plateforme mobile (Allemagne) : le gouvernement allemand étudie la possibilité de construire une plateforme mobile permettant des tirs depuis la Mer du Nord. Dans une interview avec Espace & Exploration, la start-up HyImpulse a affirmé garder cette possibilité en option.
  • Plateforme mobile (Danemark) :  même si elle ne vise pas l’orbite, l’association danoise Copenhagen Suborbitals travaille au développement d’une fusée capable d’envoyer une personne dans l’espace pendant quelques minutes, baptisée Spica. Plusieurs tirs suborbitaux de modèles antérieurs à la spica ont été réalisés depuis une plateforme mobile dans la Mer Baltique. Option à garder pour Spica ?
  • Prestwick spaceport (Glasgow, Ecosse) : projet d’adapter l’aéroport de Glasgow en astroport porté par la société Prestwick Aerospace.
  • Italie, Grèce : non spécifié.

Le Centre Spatial de Guyane va lui aussi accueillir le Newspace. Déjà de l’intérieur, le CSG hébergera les tests du démonstrateur Callisto, puis de Themis. Le CNES est déjà en train de transformer l’ancien pas de tir Diamant pour accueillir la campagne Callisto en 2023. Après, le pas de tir pourrait bien accueillir Isar Aerospace, avec qui le CNES a signé un MOU.

Guyane : Le pas de tir de Diamant sera réhabilité pour accueillir les essais du lanceur expérimental Callisto
Le pas de tir Diamant, inutilisé depuis 1973, va être remis complètement à neuf (CNES)

Ceres-1 : nouvel envol du Newspace chinois

Ce samedi 7 novembre à 15h12 (8h12 heure de Toulouse), le sable du Jiuquan Space Center s’est soulevé par la puissance d’un tout nouveau micro-lanceur, la Ceres-1 de Galactic Energy. Ce tir inaugural fut un succès et le petit satellite passager a été nominalement mis en orbite. Ainsi, Galactic Energy devient la seconde compagnie privée de Chine à atteindre l’orbite.

Décollage de la Ceres-1 depuis le Jiuquan Space Center

L’arrivée de la nouvelle vague du Newspace chinois

Le succès de la mission ‘’I Believe I can Fly’’ a été annoncé 30 minutes après le décollage. L’unique passager du vol était un petit satellite de communication Tianqi-11 (Apocalypse-11), 50kg, nouvel élément de la future constellation IoT Apocalypse de la Beijing Guodian Gaoke Technology Co. Ltd. Tianqi-11 a été placé en orbite héliosynchrone (SSO) à 500 km d’altitude, ce qui était audacieux comme orbite visée pour un premier vol.

La start-up Galactic Energy a été fondée en février 2018 (d’ailleurs son vrai nom est Beijing Xinghe Dongli Space Technology Co. Ltd.). Depuis, ils ont déjà thésaurisé 43 M$ de financements privés, dont près de 30 M$ annoncés cette semaine en série A. Galactic Energy a dès le départ travaillé à deux chantiers : accéder le plus vite possible à l’espace avec une fusée simple à produire, puis développer un lanceur plus lourd, plus fiable et réutilisable. Premier but atteint désormais avec Ceres-1.

La Ceres-1 compte quatre étages, dont trois à propulsion solide et un étage supérieur à propulsion liquide. Le micro-lanceur peut envoyer jusqu’à 350 kg en orbite basse (LEO) et jusqu’à 230 kg à 70 km SSO. Les derniers financements vont permettre Galactic Energy de commencer la production dans la ville de Jianyang (province de Chengdu, sud-est du pays), après avoir construit l’usine qui comptera également site de test et département de recherche. Il reste désormais à remplir le carnet de clients pour faire voler la Ceres-1 le plus possible, pendant qu’on œuvre à une suite plus ardue.

L’étape suivante pour Galactic Energy se nomme Pallas-1, un lanceur plus lourd à ergols liquides (Kérosène/LOX), et au premier étage réutilisable. Avec Pallas-1, on entre dans la cour des lanceurs légers dans le style de la Vega, la Long March 11 de la CASC, mais aussi des projets équivalents chez les autres concurrents du Newspace chinois, décris plus bas dans l’article. La Pallas-1 pourra emporter jusqu’à 4 tonnes de charge utile en LEO ou deux tonnes à 700 km SSO. Galactic Energy travaille au développement et tests des moteurs Cangqiong, conçus pour être réallumés plusieurs fois, notamment pour assurer l’atterrissage du premier étage comme celui de la Falcon 9 de SpaceX. Son premier vol test est prévu pour fin 2022.

L’envol de la Ceres-1 marque comme le lancement d’une nouvelle saison du Newspace chinois, avec l’arrivée prochaine de nouveaux acteurs. Le Newspace compte aujourd’hui une série de start-ups de lanceurs avec en premier Landspace, iSpace, OneSpace Linkspace, puis plus récemment Galactic Energy, Deep Blue Aerospace avec leur projet de gamme Nebula, Space Transportation et ses projets de lanceurs aéroportés (déjà un test démo fait en 2019), Space Trek, Jiuzhou Yunjian ou encore Seres Space Exploration Technology.

Visuel de la Pallas-1 (Galacti Energy)

Bientôt le retour des premiers piliers

2020 a bien failli ne pas témoigner d’un vol inaugural dans le Newspace chinois. Après une première tentative infructueuse fin 2018, nous avons pu voir en 2019 le tout premier lanceur 100% privé de Chine déposer ses passagers en orbite. Depuis, on était un peu resté sur notre faim. Mais même si avec la crise du Covid, le monde des nouveaux lanceurs commerciaux a marqué une pause dans les lancements, son cœur n’a pas arrêté de battre.

Peu après l’ouverture du secteur spatial aux investissements non-étatiques actée par le gouvernement en 2014, des dizaines de nouveaux acteurs sont apparus, notamment dans le milieu des lanceurs et micro-lanceurs. Le Newspace s’y est développé par vagues. La première vague a commencé avec ceux qui ont pu tirer profit d’un certain héritage en expérience missile et ICBM mis à disposition par l‘Etat avec des infrastructures. Les start-ups Landspace, iSpace, Linkspace, OneSpace sortent très vite des micro-lanceurs et parviennent à décoller très tôt, souvent sans succès. Puis vient la seconde vague avec en tête Galactic Energy et sa Ceres-1.

Landspace, OneSpace et iSpace ont toutes trois passé le cap du vol inaugural mais seulement iSpace a réussi avec son micro-lanceur solide Hyperbola-1. Démarré trop vite ? A peine sorties de l’œuf, tout juste autorisées d’exister, on s’est précipité vers l’espace pour être le premier et montrer une rapide progression car il fallait vite convaincre les investisseurs qu’on était capable d’atteindre l’orbite. Ainsi, les premiers micro-lanceurs à avoir volé sont tous à moteur solide, directement dérivés de missiles retirés. La suite du programme est toutefois plus complexe avec comme projet de marcher au moteur liquide.

Aerial view of Chinese private launch firm Landspace testing its Tianque-12 methalox engine at a facility in Huzhou.
Test d’un moteurs Tianqi-12 (Landspace)

Landspace a tiré en premier avec la Zhuque 1 en octobre 2018 mais le tir s’est soldé par un échec de la mise en orbite du passager test de la CCTV. Depuis, aucun tir Zhuque-1 n’est programmé, Landspace n’a plus de contrat avec son fournisseur de moteur solide. La start-up est désormais concentrée sur le développement de la Zhuque-2, à propulsion liquide (méthane/LOX). Pour cette dernière, Landspace a récemment gagné 175 M$ lors d’un troisième round de financements privés. La Zhuque-2, lanceur moyen capable d’emporter initialement jusqu’à un satellite de deux tonnes à 500 km SSO. Alors que les tests des moteurs Tianqi-11 et 12 se poursuivent, le vol inaugural est programmé pour juin 2021. Landspace souhaite qu’à terme, il devienne réutilisable.

La start-up iSpace a été la première compagnie privée à atteindre l’orbite avec sa Hyperbola-1 en juillet 2019. Depuis, il n’y a eu aucun vol. un second tir était prévu pour cet automne mais a été décalé à 2021. iSpace vise aussi le stade suprême de la propulsion liquide avec la Hyperbola-2 avec, comme Landspace, un mélange méthane/LOX. Hyperbola-2 pourra livrer un satellite de 1100 kg à 500 km SSO. iSpace souhaite également réutiliser le premier étage et a déjà commencé les tests du moteur principal, le JD-1, dont une mise à feu de 200 secondes. iSpace travaille aussi sur l’idée d’un lanceur plus lourd (Hyperbola-3), monté façon Falcon Heavy en mettant côte-à-côte trois 1ers étages pour plus de puissance. En soutien, iSpace a reçu dernièrement 173 M$ en série B de financements privés. Un premier vol test avec retour du 1er étage est prévu l’année prochaine, et un vol test orbital fin 2021.

Liftoff of the Jielong-1 solid propellant rocket from the Gobi Desert in July 2019.
Décollage de l’Hyperbola-1 (iSpace)

OneSpace n’a tenté qu’une seule fois le vol orbital en 2019 mais sans succès. Après deux vol tests suborbitaux, la OS-M a raté la séparation entre ses premiers et second étage solides identiques lors du vol test orbital. Depuis le début de la crise Covid, peu de nouvelles de leur côté, les activités restaient plutôt sur le micro-lanceur solide et une version plus performante à propulsion liquide OS-M2, rebaptisée Zero qui n’a pas encore volé mais dont les tests moteurs avaient commencé en 2019. Un vol suborbital OS-X reste prévu depuis près d’un an, tandis qu’un nouveau vol test était prévu OS-M reste prévu depuis l’échec en 2019. OneSpace dispose d’ailleurs d’un véhicule TEL (Transport-Erection-Lancement) pour les vols OS-X.

Linkspace, le ‘’petit SpaceX chinois’’, développe et teste depuis 2015 un démonstrateur VTVL, sorte de ‘’Grasshopper’’ qui teste la capacité de faire des aller-retours d’un premier étage réutilisable. Linkspace visait 2020-2021 pour faire décoller sa NewLine 1, qui aurait pu devenir le premier réutilisable à voler en Chine. Mais silence radio depuis le dernier test en août 2019.

L’Etat n’a pas pour autant laissé le secteur des petits lanceurs aux commerciaux. A travers sa filiale ExPace, le géant CASIC exploite la Kuaizhou-1A (moteur solide), et teste la Kuaizhou-11. De son côté, la CASC dispose de sa fameuse Long March 11 et même d’une filiale China Rocket Ltd. Avec un micro-lanceur mis sur pied en moins d’un an : la Jielong-1, dont un second vol est prévu d’ici la fin de l’année. Enfin, la CAS (China Academy of Sciences) vient de lancer sa spin-off commerciale CAS Space – aka Zhongke Aerospace – le 29 septembre, et va développer une famille de nouveau lanceurs baptisée ZK.

2020, tour d’Europe des futurs micro-lanceurs européens

Lecture : 10-15 min

Alors que la fusée Ariane 5 a repris les vols et que le CSG reprend vie, le développement des futurs micro-lanceurs européens ne s’est pas arrêté et continue de plus belle. Côté américain, on est sur le point d’avoir plusieurs micro-lanceurs sur pied avec les arrivées imminentes d’Astra et de Virgin Orbit (tirs inauguraux ratés mais secondes tentatives sur les rails).

En Europe, nous n’avons que trois lanceurs disponibles, tous trop lourds pour les nombreux microsats et cubesats qui attendent des solutions moins contraignantes que des tirs groupés. Pour répondre à la forte demande satellite sur le vieux continent, le marché des micro-lanceurs européens est devenu sérieux et ce n’est plus qu’une question de temps avant les premiers vols. Tour de piste, qui lance une série d’articles Spacekiwi pour parler en détails de chacun des projets.

Allemagne : compétition pour booster le secteur

L’année dernière encore, on ne connaissait quasiment aucun prétendant allemand pour atteindre l’orbite. Aujourd’hui, il y en a au moins trois sérieux : Rocket Factory Augsburg, HyImpulse et Isar Aerospace. Le 15 mai, l’Allemagne a décidé de booster le développement avec une compétition. La DLR, l’agence spatiale allemande, a lancé un concours avec le soutien de l’ESA et du Ministère Fédéral des Affaires Economiques et de l’Energie. Depuis, l’Allemagne est aussi tentée de développer son propre pas de tir, sur une plateforme mobile en Mer du Nord.

Le but du concours est que le pays dispose de lanceurs capables d’envoyer au moins 150 kg de charge utile en orbite basse (LEO). La phase préliminaire s’est terminée le 13 juillet. Les trois candidats ont été sélectionnés et ont gagné 500 000 € chacun (enfin ils devaient avoir gagné mais un responsable de l’ESA a indiqué que les dossiers étaient encore en cours d’étude). Le total des subventions à gagner est de 25 millions d’euros. Un premier gagnant sera choisi en 2021 et gagnera 11 M€, et un second en 2022 gagnera la même somme. Les gains seront destinés à financer des tirs inauguraux en 2022-2023.

Vue d’artiste du projet de micro-lanceur de Rocket Factory Augsburg, dérivé de leur fusée-sonde Hero. (crédit image : RFA)

Le premier des projets est basé à l’ouest de Munich en Bavière : Rocket Factory Augsburg (RFA). C’est en réalité une spin-off du grand industriel aérospatial allemand OHB. RFA développe un micro-lanceur capable d’emporter jusqu’à 300 kg en orbite basse (LEO, ou 200 kg à 700 km SSO). Ce lanceur -sans nom- comptera deux étages avec en tout 10 moteurs : 9 pour le 1er étage et un dernier moteur pour le second. La force de RFA réside en l’héritage technologique d’OHB. De plus, RFA a signé le 17 août un mémorandum d’entente (MOU) avec la société Exolaunch, basée à Berlin, spécialisée dans le management de vols de smallsat.

En plus d’un micro-lanceur, RFA travaille sur un lanceur plus gros, baptisé RFA One, capable d’emporter jusqu’à 1.5 tonne de charge utile en LEO. Les tests de moteurs ont déjà commencé à l’Esrange Space Center, à Kiruna en Suède. RFA vise un premier tir en 2022 depuis l’Andoya Space Center, avec qui la start-up vient de signer un autre MOU le 28 septembre.

Test du moteur hybride HyPLOx75, qui équipera la SL1 (crédit image : HyImpulse)

Le second projet porte pour l’instant le doux nom de SL1. Rendez-vous au nord de Stuttgart mais surtout en ce moment à Lampoldhausen, site de la DLR où se situent tous les bancs de test moteur. Car c’est là que la start-up HyImpulse a réalisé le 18 septembre le premier test de leur moteur hybride HyPLOx75. Ce moteur constitue la propulsion principale du SL1, en mariant de la paraffine (poudre) et de l’oxygène liquide. Chacun des trois étages du SL1 sera propulsé par un cluster d’HyPLOx75. Le micro-lanceur pèsera en tout 36 tonnes au décollage pour 27 m de haut et sera capable d’emporter jusqu’à 500 kg de charge utile en orbite basse. HyImpulse vise également un tir inaugural en 2022 depuis l’Esrange Space Center. Le vol SL1 pourrait coûter 10 M€.

Vue d’artiste due Spectrum, le lanceur léger d’Isar Aerospace (crédit image : Isar Aerospace)

Retour à Munich avec le dernier candidat Isar Aerospace. Fondée en 2018, la start-up bavaroise compte beaucoup de jeunes ingénieurs dans son équipe. Leur lanceur léger Spectrum est le plus ambitieux des projets de lanceurs allemands avec comme capacité 1 000 kg de charge utile en orbite basse. Le prix du lancement atteindrait alors autour de 12 M$ (11 700 $/kg). Haut de 27 m, Spectrum comptera deux étages, dont la propulsion sera assurée par 9 puis 1 moteurs Aquila. Pour l’instant, Isar Aerospace travaille sur le développement du moteur dont les ergols sont du propane et de l’oxygène liquide. Côté financement, Isar Aerospace a déjà amassé 17 M€ en 2019. Isar Aerospace a déjà commencé la production (notamment en impression 3D pour 40% du moteur) et vise un premier tir en 2021.

France : émergence face aux géants

Depuis sa fondation le 21 février 2019, la plateforme ArianeWorks continue de grandir et de travailler au futur des lanceurs européens et le réutilisable (avec Themis). Le groupe européen ArianeGroup continue de son côté la préparation de l’arrivée de l’Ariane 6 avec le CNES, décalée au second semestre 2021. Le CNES (autre fondateur d’ArianeWorks avec ArianeGroup), augmente aujourd’hui la cadence de travail sur la réutilisation. L’historique pas de tir Diamant au Centre Spatial de Guyane sera bientôt transformé pour accueillir le démonstrateur Callisto et réaliser des premiers vols aller-retour dès 2023. A côté de ces gigantesques projets boostés par les motivations de l’ESA, du CNES ou de la DLR, il apparaît des petits projets français qui montent petit à petit.

Le projet Zéphyr de Venture Orbital Systems, décollage en 2023 voire avant ? (crédit image : VOS)

Venture Orbital Systems (VOS) existe seulement depuis 2019 mais leur projet de lanceur Zéphyr s’éclaircit de jour en jour. Le Covid-19 est arrivé au moment où le micro-lanceur n’était qu’au stade papier et développement et n’a donc pas vraiment freiné le calendrier de la start-up, selon leur CEO Stanislas Maximin lors d’un entretien pour Spacekiwi/Espace & Exploration en juin. Haut de 12 mètres, large de seulement 1 mètre, et comptant deux étages, Zéphyr est ce qu’on peut appeler un nano-lanceur. Sa capacité a toutefois été révisée à la hausse cet été avec désormais un maximum de 70 kg à 500km SSO au lieu de 35 kg.

Il faut désormais passer au plus dur :  le développement du moteur Navier Mk1 (kérosène/oxygène liquide), 100% imprimé 3D, dont la performance initiale a elle aussi été révisée à la hausse. 6 moteurs Navier propulseront le premier étage, un seul pour le second étage. VOS doit encore financer le développement et le test du moteur (2.5 M€), mais a déjà obtenu l’accompagnement du CNES (avec notamment une cagnotte de 50 000 €) et de l’ESA via un de leurs incubateurs situés en France. Les premiers financements permettront d’imprimer et tester une première version du moteur. Le premier vol de la Zéphyr est prévu autour de 2023 (pour plus de détails, voir mon interview de S. Maximin dans Espace & Exploration n°58).

Chez Hybrid Propulsion for Space, on attaque déjà le hardware (crédit image : HPS)

Autre émergent du NewSpace français des lanceurs, la start-up Hybrid Propulsion for Space basée à Bordeaux. HPS travaille sur le développement de ce qui pourrait bien être le premier moteur hybride de France (pour rappel il s’agit d’un moteur mélangeant à la fois carburant solide et un oxydant liquide). Ici aussi le changement de calendrier dû au Covid-19 a été transformé en opportunité et depuis, le développement du démonstrateur Joker a commencé.

Phase prototypage chez Hybrid Propulsion for Space avec Joker, cette structure va bientôt accueillir leur premier moteur (crédit image : HPS)

Royaume-Uni : on vise l’indépendance

L’ère post-Brexit s’installe petit à petit avec une volonté politique d’accès indépendant à l’espace. Déjà aujourd’hui le gouvernement réfléchit à l’utilisation d’un nouveau système de positionnement satellite en se passant de Galileo. Désormais la volonté politique de disposer d’un accès à l’espace autonome passe par le désir d’installer un nouveau site de lancement dans l’archipel de Grande Bretagne. Le projet de construire l’astroport de Sutherland dans les Highlands (Ecosse) passe petit à petit les diverses validations, mais fait également face à une contestation des populations locales, inquiètes du bilan environnemental et écologique. Un autre astroport commercial dans les Iles Shetland est également à l’étude et l’américain Virgin Orbit envisage d’utiliser l’aéroport des Cornouailles comme astroport pour son lanceur aéroporté LauncherOne.

Vue d’artiste d’un possible pas de tir Prime (Orbex) au Sutherland Spaceport. Tout doit être prêt pour 2022 alors que les travaux n’ont pas encore commencé.

Parmi les deux émergents du NewSpace britannique, Orbex Space compte sur l’astroport de Sutherland pour lancer son micro-lanceur Prime. Révélé en 2018, Prime est un micro-lanceur en développement à deux étages dont le premier pourrait être réutilisable. Sa capacité visée est de 150 kg à 500 km  SSO). Le moteur sera imprimé-3D en une seule pièce, sans avoir à utiliser de joint, ce qui serait une première. Comme choix des ergols, Orbex a voté pour du propane bio et de l’oxygène liquide, rendant le lanceur plus léger (objectif : 30% plus léger que le reste des autres micro-lanceur avec la même capacité). Le 14 janvier, Orbex a annoncé avoir un contrat avec la société TriSept Corporation, spécialisée dans le service de vol satellite (qui gère des vols multiples et notamment réserve des lanceurs pour les satellites du gouvernement britannique). Un autre contrat a été signé pour le tir inaugural avec l’envoi d’un satellite pour In-Space Missions.

Le second étage avec la coiffe de Prime, ainsi que son moteur, dévoilés au salon de Farnborough en 2018 (crédit image : Orbex)

C’est en Ecosse que se trouve un autre candidat sérieux à la course du NewSpace européen : Skyrora. Fondée en 2017, la start-up en est aujourd’hui au même stade des fusées-sondes. C’est le stade que passait RocketLab en 2009 avec sa fusée Ãtea. Skyrora a réalisé plusieurs tirs de sa fusée-sonde à deux étages à propulsion solide Skylark Micro en Islande, plusieurs mois après avoir tiré une fusée-sonde à étage unique Skylark Nano. Skyrora a également commencé les tests de ses moteurs dans son nouveau banc de test, dont un celui d’un moteur d’une puissance de trois tonnes. L’objectif est de réaliser un vol test du démonstrateur Skylark-L équipé de ce moteur avant de passer au vol orbital avec leur micro-lanceur Skyrora-XL. Ce dernier comptera trois étages (22.7 m  de haut, 2.2 m de large, près de 56 T au décollage), capable d’emporter jusqu’à 315 kg de charge utile en LEO. Premier vol prévu en 2023.

Décollage d’une Skylark Micro à Vik en Islande (crédit image : Skyrora)

Espagne : Les avancées de PLD Space

Fondée en 2011, comptant une quarantaine d’employés, la société castillane recrute aujourd’hui moults ingénieurs. Depuis 2013, quand elle obtenu son premier million d’euros d’investissements privés, PLD Space a gagné 25 M€ ainsi que plusieurs contrats. Un premier a été signé avec l’ESA sur le développement et deux autres pour des vols suborbitaux. Dernièrement, PLD Space s’est entendu avec le grand industriel télécom espagnol HISPASAT pour collaborer sur la compatibilité entre le micro-lanceur MIURA-5 et leurs petits satellites.

Les ambitions de PLD Space sont grandes car en plus de de développer un micro-lanceur, ils le souhaitent réutilisable. Projet très ambitieux car même RocketLab n’avait pas forcément envisagé l’Electron réutilisable avant les premiers vols. Le développement prend par conséquent beaucoup de temps, avec les moteurs, un démonstrateur suborbital (MIURA-1), un lanceur orbital (MIURA-5), et tout le dispositif de récupération et réutilisation.

Campagne de test du moteur TEPREL-B (crédit : PLD Space)

Pour l’instant, on a déjà mis les mains dans le cambouis avec les premiers tests à succès du moteur principal, le TEPREL-1B, qui propulsera la MIURA-1 et qui pourrait constituer un cluster de cinq moteurs pour le premier étage de la MIURA-5. Destinée à qualifier le TEPREL-1B, la MIURA-1 devrait décoller pour la première fois d’ici 2021. Le tir était initialement programmé en 2019 mais des essais de moteur en mai 2019 ont mal tourné et ont endommagé le banc de test, renvoyant le TEPREL-B à l’étape conception.

La MIURA-5 devrait partir en 2023 (objectif initial pré-Covid). Avec ses deux étages, et une coiffe de trois mètres de long, le micro-lanceur pèsera en tout 32 T au décollage. La MIURA-5 pourra emporter jusqu’à 300 kg de charge utile à 500 km SSO. La fusée décollera du Centre Spatial de Guyane, ce qui est un avantage quand on souhaite récupérer son premier étage dans l’eau. En effet, une fois vidé de son carburant, le premier étage retombera dans l’océan pour y être récupéré par bateau. PLD Space a déjà réalisé un test de récupération en 2019 (succès).

Test de récupération d’un prototype de premier étage de MIURA-5, qui a été largué par hélicoptère pour tester le déploiement de son parachute (crédit image : PLD Space)

Floraison de lanceurs et floraison de pas de tir

En résumant un peu, nous avons donc 8 projets de lanceurs en première ligne, tous devant décoller entre 2021 et 2023 (au mieux). Le temps du monopole par Arianespace touche va donc toucher à sa fin et bientôt il va pleuvoir des dates de lancements proches de chez nous sur le continent ! Tous ces projets ont bien progressé ces derniers mois en dépit de la crise du Covid-19 et même si elles peuvent toujours glisser, les dates limites se rapprochent.

Pluie de nouveaux lanceur implique de nouveaux sites de lancements. Une pléthore de sites va bientôt recouvrir le vieux continent (liste non-exhaustive) :

  • Esrange Space Center (Suède) : déjà actif pour des tirs atmosphériques et suborbitaux, accueillera bientôt Rocket Factory Augsburg.
  • Andoya Space Center (Norvège) : déjà actif pour des tirs atmosphériques et suborbitaux.
  • Mer du Nord : future plateforme mobile allemande ?
  • Iles Shetland (RU) : projet d’astroport
  • Cornwall Spaceport (Cornouailles, RU) : projet d’adaptation de l’aéroport pour accueillir l’avion-porteur de Virgin Orbit et leur dispositif de campagne.
  • Sutherland Spaceport (RU) : projet d’astroport pour accueillir Orbex et peut-être Skyrora.
  • Açores (archipel-Atlantique, Portugal) : projet d’astroport
L’Esrange Space Center à Kiruna (Suède) est le site de lancement le plus actif du vieux continent aujourd’hui avec les différentes campagnes de tirs pour l’ESA, la DLR ou les universitaires. (crédit image : SSC)

Accompagnant cette nouvelle dynamique et en recherche de nouveaux financements, le Newspace regorge d’encore plein d’autres projets de micro-lanceurs européens plus ou moins sérieux sur lesquels on reviendra en détails une autre fois :

  • Black Arrow 2 (Black Arrow Space Technologies, RU) : projet de lanceur décollant depuis une plateforme mobile à la façon de SeaLaunch.
  • Bloostar (Zero2Infinity, Espagne) : projet original de micro-lanceur largué depuis un ballon stratosphérique. J’ai vraiment hâte de voir voler cette fusée dont certains étages sont structurés en donut !
  • MESO (Pangea Aerospace, Espagne) : projet de lanceur léger réutilisable.
  • Nammo (Nucleus, Norvège) : projet de micro-lanceur à moteur hybride.
  • B2Space (RU) : projet de micro-lanceur largué par ballon stratosphérique.
  • Haas-2 CA (ARCA, USA-Bulgarie)
  • Et d’autres encore dont il est difficile d’avoir de nouvelles fraîches

Plus d’informations disponibles sur l’index des micro-lanceurs.