Petits satellites : un nouvel océan bleu pour le développement de l'industrie spatiale commerciale

Les satellites sont un élément essentiel du vol spatial commercial, englobant la quasi-totalité de la chaîne de valeur, de la fabrication au lancement, en passant par l'exploitation et les applications. Auparavant, les satellites pesaient généralement plusieurs tonnes, coûtaient des dizaines, voire des centaines de millions de yuans, leur développement s'étalait sur plusieurs années et les coûts de lancement atteignaient souvent des centaines de millions de yuans. Il fallait une décennie, voire plus, pour rentabiliser un satellite commercial, et les frais d'utilisation élevés dissuadaient les investisseurs potentiels.

Face au développement continu des technologies et applications satellitaires, et à la nécessité de réduire les coûts et les risques, il est urgent d'accélérer le cycle de développement et de fabrication des satellites. Ceci est particulièrement vrai pour les satellites dédiés à des missions uniques et les constellations, qui requièrent des technologies satellitaires rentables et à résultats rapides. La technologie des petits satellites a ainsi émergé pour répondre à ce besoin. Comparée aux grands satellites, sa conception avancée, rapide, peu coûteuse et fiable offre aux gens une autre possibilité.

 Faible qualité, faible coût, faible risque 

Les petits satellites ne sont pas seulement petits par leur taille, mais intègrent des technologies hautement automatisées, notamment grâce au développement rapide de l'informatique, qui a permis la miniaturisation des ordinateurs de contrôle et de traitement embarqués. Une plateforme de petit satellite comprend généralement des systèmes d'énergie, de communication, de traitement des données embarquées et de contrôle d'attitude, et sa charge utile inclut des missions de communication, d'observation de la Terre et d'exploration spatiale : un système véritablement petit, mais complet.

Du point de vue du cycle de développement, les petits satellites peuvent rapidement achever l'ensemble du processus, de la conception à la fabrication, en passant par le lancement et l'exploitation en orbite, et peuvent généralement être développés en un an et demi, tandis que leur durée de vie moyenne est généralement supérieure à dix ans.

Deuxièmement, les petits satellites offrent un excellent rapport coût-efficacité. Leurs méthodes de lancement flexibles ne se limitent pas aux tours de lancement fixes ; ils peuvent également être lancés depuis des avions ou transportés par d’autres satellites, ce qui réduit considérablement les coûts de développement et de lancement. Le prix d’un seul petit satellite, lancement compris, est d’environ 30 millions de yuans, ce qui le rend non seulement peu coûteux, mais aussi relativement peu risqué.

Large gamme d'applications, répondant aux besoins de couverture mondiale

Les petits satellites modernes offrent un large éventail d'applications. Dans le domaine civil, ils sont utilisés pour les communications, l'observation de la Terre, la télédétection spatiale, l'observation météorologique, l'exploration océanique, la reconnaissance terrestre et la recherche scientifique. Parmi ces applications, les communications mobiles par petits satellites sont devenues un sujet d'actualité, Iridium et Globalstar en étant des exemples typiques. Les petits satellites jouent également un rôle important dans le domaine militaire, car leur développement, leur lancement et leur déploiement rapides permettent de répondre aux exigences spécifiques des situations de guerre.

S’appuyant sur ce constat, la capacité de mise en réseau des petits satellites est un facteur clé du développement des entreprises commerciales spécialisées dans ce domaine. Une constellation de petits satellites, composée de plusieurs satellites disposés sur différentes orbites, permet d’améliorer la rapidité et la résolution des missions, répondant ainsi au besoin d’une couverture mondiale en temps réel.

Parallèlement, plusieurs petits satellites peuvent maintenir des positions relatives et voler en formation pour mener à bien des missions conjointes. Les signaux qu'ils observent peuvent être traités de manière cohérente pour former des satellites de détection virtuels, ouvrant la voie à de nouvelles applications inaccessibles aux grands satellites.

Avec le développement de la microélectronique, de la micromécanique, des nanotechnologies et d'autres technologies, ainsi que les innovations dans la conception des satellites, la miniaturisation de ces derniers s'accélère et les performances des micro et nanosatellites progressent rapidement, ce qui en fait un élément clé du développement du secteur des petits satellites. Les satellites Starlink d'Elon Musk en sont un parfait exemple.

 Le développement rapide a inauguré l'ère de la commercialisation.

En 2015, l'ère des vols spatiaux commerciaux a débuté avec l'émergence, à l'échelle mondiale, de sociétés spécialisées dans les petits satellites commerciaux. Plusieurs facteurs fondamentaux ont sous-tendu le développement de ce secteur :

I. Baisse des coûts de lancement : Grâce au développement rapide des entreprises de lanceurs commerciaux, notamment SpaceX, ces dernières années, les coûts de lancement de satellites ont commencé à diminuer sensiblement. On prévoit que ces coûts continueront de baisser à mesure que les technologies réutilisables gagneront en maturité.

II. L'industrie aérospatiale arrive à maturité : les composants aérospatiaux traditionnels sont extrêmement coûteux. Afin de garantir leur stabilité, le coût de développement des grands satellites atteint généralement des centaines de millions de yuans, et ces derniers utilisent des composants éprouvés avec de multiples solutions de secours. À l'ère de l'aérospatiale commerciale, les composants COTS (sur étagère) gagnent progressivement en maturité, permettant aux entreprises de petits satellites commerciaux de maîtriser leurs coûts et de réaliser des mises à niveau itératives rapides grâce à des composants de qualité industrielle.

Troisièmement, la libéralisation des politiques : SpaceX occupant des ressources orbitales en lançant un grand nombre de petits satellites, les gouvernements et les agences spatiales du monde entier se sont généralement sentis sous pression et ont donc choisi d'assouplir dans une certaine mesure les restrictions imposées à l'industrie des petits satellites ou de fournir un soutien politique correspondant.

 Le nombre de lancements augmente d'année en année, et de nouveaux pays entrent dans la course.

S'appuyant sur le contexte industriel évoqué précédemment, les petits satellites commerciaux connaissent un développement rapide. On prévoit que le nombre de lancements de petits satellites commerciaux continuera de croître chaque année au cours des dix prochaines années. Selon les dernières statistiques publiées par le groupe de réflexion américain Space Engineering, plus de 300 micro-nanosatellites de moins de 50 kg ont été lancés dans l'espace rien qu'en 2017.

Le 19 novembre 2013, la société américaine Orbital Sciences Corporation a lancé une fusée emportant 29 microsatellites et nanosatellites. Trente heures plus tard, la société russe Kosmotras a mis en orbite 32 microsatellites et nanosatellites. Le 15 février 2017, l'Inde a lancé 104 satellites, dont 103 microsatellites et nanosatellites. Le 22 février 2018, SpaceX a lancé son projet Starlink, une fusée Falcon 9 plaçant en orbite deux petits satellites de communication expérimentaux. Au 14 septembre 2021, le projet Starlink avait lancé un total de 1 791 satellites, dont 76 avaient été désorbités, laissant 1 715 satellites en orbite.

Parallèlement, le Royaume-Uni et la Suède ont lancé des nanosatellites en 2000 ; la France, l’Inde, l’Argentine, le Chili, le Brésil, la Corée du Sud, la Thaïlande, le Pakistan et d’autres pays possèdent déjà leurs propres petits satellites. De plus, l’Indonésie, la Malaisie, les Philippines et Taïwan collaborent avec les grandes puissances spatiales au développement de petits satellites ou de microsatellites.

△Les satellites « Experimental Satellite-1 » et « Nano Satellite-1 » ont été lancés depuis le centre de lancement de satellites de Xichang.

 La situation des lancements de petits satellites dans mon pays

Dès 1995, face aux besoins nationaux en matière de développement des technologies de communication sol-espace, l'Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé de développer de manière indépendante le premier microsatellite de communication de données en orbite basse de Chine, d'un poids inférieur à 100 kilogrammes, ainsi que son système de communication. Le 21 octobre 2003, le projet phare de l'Académie chinoise des sciences, le microsatellite de communication à retransmission « Innovation-1 », a été lancé avec succès. Premier microsatellite de moins de 100 kilogrammes développé indépendamment par la Chine, il représentait également la première génération de microsatellites de communication de données en orbite basse du pays. Il a joué un rôle crucial dans la recherche et le développement des microsatellites en Chine et a ouvert une nouvelle ère dans ce domaine.

Le 18 avril 2004 à 11 h 59, depuis le Centre de lancement de satellites de Xichang, la fusée porteuse Longue Marche 2C a réussi à mettre en orbite le « Satellite expérimental-1 », développé indépendamment par l'Institut de technologie de Harbin. Simultanément, elle a également emporté et lancé le « Nano-satellite-1 », un satellite expérimental de moins de 25 kilogrammes destiné à l'exploration et à l'expérimentation de haute technologie. Ce lancement a marqué une avancée majeure dans le développement des technologies de petits satellites en Chine.

En septembre 2008, le satellite compagnon du vaisseau spatial habité Shenzhou-7 a été lancé dans l'espace. Il s'agissait du premier microsatellite spatial chinois, développé à partir de la technologie éprouvée du microsatellite Innovation-1 de l'Académie chinoise des sciences. Le satellite Innovation-1 (02) a ensuite été lancé avec succès en novembre de la même année.

Le 10 mai 2012 à 15h06, la Chine a lancé avec succès le satellite de télédétection-14 (RTSS-14) depuis le Centre de lancement de satellites de Taiyuan, à l'aide d'une fusée porteuse Longue Marche-4B. Simultanément, le satellite TianTuo-1 a également été lancé avec succès. Ce lancement réussi représente une avancée majeure pour la Chine dans le domaine des microsatellites.

Du lancement réussi du premier satellite artificiel chinois en 1970 aux lancements actuels de dizaines de microsatellites par une seule fusée, l'exploration spatiale humaine s'est considérablement accélérée. Le développement futur de cette exploration dépend inévitablement de la réduction des coûts. La standardisation, la modularité, le faible coût, le cycle de développement court et le déploiement flexible des petits satellites leur confèrent un potentiel de développement considérable. L'essor rapide de l'industrie des petits satellites est indispensable au développement des technologies aérospatiales. On estime que grâce aux progrès technologiques continus, les avantages potentiels des petits satellites seront pleinement exploités, contribuant ainsi à renforcer l'innovation et le progrès de l'exploration spatiale.