Le marché du spatial est en pleine mutation et les acteurs traditionnels font face à des besoins grandissants, des questions de rentabilité ainsi qu’à la menace de nouveaux entrants.

 

Aujourd’hui dans le secteur spatial, 2 familles de satellites existent : les satellites traditionnels et à très haute valeur ajoutée (utilisés notamment pour les télécommunications), les micro-satellites ou « microsats », apparus grâce à la miniaturisation des composants, secteur en plein développement avec l’arrivée de constellation p

our la fourniture de connexion Internet haut débit. Une constellation est constituée de satellites, leurs mouvements sont synchronisés entre eux, leur trajectoire se reproduit à l’identique sur une durée constante.

Pour se positionner sur ce marché requérant l’immédiateté des services (jeux en ligne par exemple), la solution est d’utiliser plusieurs petits satellites placés en orbite basse.

 

Pour tous les satellites, le lancement représente des charges importantes pouvant atteindre près d’un tiers du coût global. Réduire les coûts de lancement apparait comme un levier de compétitivité, surtout pour les microsats, dont le modèle est proche du « satellite jetable ».

 

Falcon 9 – SpaceX

 

En plus des acteurs « classiques » tels qu’Arianespace ou ILS International Launch Services, d’audacieux entrants tentent de s’accaparer de nouveaux marchés, en cassant les prix. Peuvent être cités SpaceX, le groupe d’Elon Musk et son lanceur réutilisable Falcon 9, Blue Origin, la société spatiale de Jeff Bezos, Rocket Lab avec son Electron, plus de 150 kg de charge utile, lancement au prix de 5 millions de dollars, Virgin Orbit, créée par Richard Branson, et son LauncherOne, et enfin Jim Cantrell, le fondateur de Vector, ancien de spaceX, qui veut faciliter l’accès à l’espace en proposant des prix bas. En effet, ses tirs seront facturés 1,5 million de dollars pour Vector R (50 à 66kg de charge utile) et 3,5 millions de dollars pour un tir de Vector H (150kg de charge utile).

 

La perspective de méga-constellations, basée sur la mise en orbite de plusieurs centaines de micro-satellites, favorise cette émergence, d’acteurs.

 

Aussi, les besoins évoluent, en plus de la réduction des coûts, vers une augmentation de la cadence des lancements.

 

La dernière génération de lanceurs : les réutilisables.

 

Le lanceur réutilisable s’apparente à un avion. Il décolle depuis sa base de lancement, atteint et se met en orbite, largue son satellite, quitte son orbite, puis atterrit sur son point de départ. Ce type de lanceur est orbital monoétage.

 

Exemples de lanceurs réutilisables :

  • le Falcon 9 de SpaceX, lanceur moyen, peut placer une charge utile en orbite basse ou en orbite de transfert géostationnaire,
  • le Stratolaunch, un avion géant, atteignant 117 mètres, plus que les 80 mètres d’un airbus A380 et les 88 mètres d’un Antonov AN-225, six moteurs de Boeing 747 qui le propulsent, conçu pour transporter et lancer des fusées en orbite basse, ce premier vol opérationnel est prévu pour 2019,
  • le XS-1 (XS pour Experimental Spaceplane, navette spatiale expérimentale), un projet que la DARPA, l’agence de recherche du département de la Défense des États-Unis, a initié en 2013, en collaboration avec Orbital,
  • Callisto qui doit voler en 2020, partenariat entre le CNES associé au DLR allemand. Un second prototype, Themis, est en développement, à l’horizon 2025. Il est 10 fois plus lourd, et est équipé du futur moteur européen à bas coût Prometheus.
  • le New Shepard, une fusée monoétage, actuellement destinée au tourisme spatial, développée par Blue Origin, société créée en 2000 par Jeff Bezos, fondateur d’Amazon.

 

Cependant, la preuve de la compétitivité économique du redécollage de la fusée, du fait des moteurs endommagés par le premier vol, reste à faire.

 

Les lancements futurs :

Les microsats représentent une opportunité technologique pour les opérateurs qui se lancent à la conquête de la connectivité haut-débit. Une croissance de 15% par an est anticipée par certains acteurs.

 

D’ici 2022, plus de 400 lancements de nanosats (<10kg) et microsats (<100-150 kg) sont attendus chaque année selon Space Works Enterprises.

 

Ce marché, en pleine croissance, devrait atteindre une valeur de 22 Md$ en 2025 dont 5,3Md$ pour les seuls services de lancement.

 

Ces nouvelles constellations permettront, grâce à la réduction du temps de latence, d’atteindre des performances proches de celles de la fibre tout en restant compétitif d’un point de vue économique.

Inspirés par SpaceX, qui a introduit la possibilité de réduire les coûts globaux en réutilisant les équipements les plus coûteux, la tendance est à la rentabilisation maximale des équipements.

 

Après les lanceurs, les satellites devraient entrer dans l’aire du « re-use » : des services en orbite d’extension de vie aux opérateurs de satellites seront proposés grâce à des satellites « supports ».

 

En effet, on considère que la durée de vie maximale d’un satellite varie de 5 à 15 ans selon le type de fonctions remplies (télécommunication, observation). Seulement, le maintien du satellite en opération peut être limité par la quantité de carburant disponible.

Que ce soit pour de la maintenance ou de l’ajout de carburant, l’objectif clé reste de maximiser la durée d’exploitation et donc les revenus générés par le satellite.

Côté européen, Airbus Defence and Space s’est d’ores et déjà positionné sur ces «space tugs», tout comme Orbital ATK et Space Systems Loral (en partenariat avec la DARPA) aux Etats Unis.

Un accord stratégique entre Intelsat et Orbital ATK (selon Intelsat) a été signé pour la fourniture de son nouveau service d’extension de vie annoncé en 2018.

 

En conclusion :

L’étage principal, qui fournit la première poussée, retombe sur terre du fait de la gravité. Cet  étage, composé d’un réservoir de combustible représentant 80% du volume et d’un moteur représentant 80% de la valeur monétaire de l’étage. L’objectif est donc de récupérer ce moteur, soit 20% seulement de l’étage principal.

 

Le moteur, doté d’un système d’empennage, s’oriente grâce à ses appendices aérodynamiques afin de se positionner sur une trajectoire balistique, et se poser, tel un avion, sur une piste d’atterrissage. Après révision, il est ré-assemblé avec un nouveau réservoir, remis sur le pas de tir, prêt à être retiré.

 

La réflexion sur les lanceurs réutilisables doit s’organiser autour de deux objectifs distincts :

  • la maîtrise de la capacité de ramener de l’espace jusqu’à la surface de la Terre une charge utile ou un astronaute,
  • la recherche d’une réduction importante du coût d’accès à l’espace.

 

La réutilisation peut présenter l’avantage d’une fiabilité accrue, acquise grâce à la correction progressive des défauts du matériel au fur et à mesure de son utilisation, ainsi qu’à la redondance des systèmes principaux. Le concept de l’engin spatial réutilisable semble le meilleur moyen de réduire les coûts. La navette spatiale présente de loin la meilleure fiabilité théorique de tous les systèmes de lancement actuels mais elle a quand même connu deux accidents, dus à une utilisation par grand froid totalement hors du domaine qualifié, et, pour le second, faisant suite à une anomalie de conception récurrente. La qualité du processus de décision humain devient donc, dans le cas des systèmes complexes, le plus grand problème à résoudre.

 

 

Par Laurent Darquin    Expert sectoriel – Mai 2018