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Dans les années 60, J.F Kennedy avait lancé la conquête spatiale avec « The New Frontier ». La conquête visait la Lune, en pleine course à l’espace avec l’URSS qui avait envoyé la première un homme dans l’espace. Pour dépasser l’URSS sur le terrain spatial, la NASA a lancé les programmes spatiaux Gemini puis Apollo. Les programmes ont été lancés auprès des grands constructeurs américains : Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company et même IBM pour les calculateurs… Il s’agissait alors de programmes étatiques colossaux à grands risques techniques et financiers.
En Europe, à partir de 1975, l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a également lancé de grands programmes spatiaux scientifiques. Tels que astrophysique, exploration du système solaire (Rosetta, Mars Express, Venus Express…), observation de la Terre (Envisat, Goce, Sentinel…). Elle a également contribué à la définition et au financement de lanceurs (Ariane, Vega…), de navigation par satellite (Galileo), de télécommunications (Artemis, HYLAS) et à des programmes de vols habités (ISS).
En France, le CNES, créé en 1961, a la double casquette de recherche scientifique civile et militaire. Le CNES représente la France au sein de l’ESA et est d’ailleurs en 2018 son plus gros contributeur financier. Le CNES finance en premier lieu (33 % de son budget) les programmes de lanceurs (famille Ariane 1 à Ariane 6) et la base de lancement de Kourou. Egalement, il finance des programmes scientifiques (Spot…), la plateforme de Télécommunications Alphabus ainsi que des programmes militaires (Helios, Elisa, Pléiades, CSO MUSIS, CERES…).
Défrichant le terrain derrière les USA, l’URSS et l’Europe, avec une approche nouvelle et des coûts (basés essentiellement sur des taux horaires très bas) défiant toute concurrence, ont réussi à concevoir puis réaliser des lanceurs (apparemment) relativement bon marché. Ils ont ainsi permis dans certains cas d’envoyer un satellite dans l’espace pour moitié moins cher que les grandes agences classiques. Le lanceur européen Arianespace avait déjà proposé à partir d’Ariane 4 (1er vol en 1988) une approche efficiente et financièrement intéressante. En effet, en logeant deux satellites à la fois sous sa coiffe, il a ainsi permis à deux clients de partager les frais de lancement. C’était il y a 30 ans !
L’inconvénient (majeur selon certains opérateurs satellites) demeure lié au fait qu’un client doive attendre pour le lancement de son satellite que le co-locataire de la coiffe aie reçu également son propre satellite. Compte tenu des retards potentiels de certains programmes, cela peut représenter une source de conflits interentreprises.
Par ailleurs, les tendances de la NASA à souhaiter baisser les coûts d’accès à l’espace, des opérateurs satellites à toujours vouloir tirer les prix de lancement vers le bas et l’émergence des jeunes générations issues de la transformation numérique voulant s’investir dans l’espace… Ont conduit à imaginer de nouvelles générations de lanceurs. Et même un nouveau paradigme de la conquête spatiale : le New Space, vision moderne, typiquement américaine, de la Nouvelle Frontière, revisitée 58 ans plus tard.
Ce ne sont à présent plus uniquement de grandes institutions étatiques qui proposent des solutions. Des acteurs privés rêveurs, mais également entrepreneurs sérieux et milliardaires sont présents. Ceux-ci sont dotés de moyens de financement conséquents qui bousculent les traditions spatiales.
Un des premiers à avoir anticipé ce nouveau schéma spatial est Elon Musk avec SpaceX, fondée en 2002, qui a bien compris les enjeux. Il a tout d’abord proposé son lanceur Falcon 9, destiné à lancer des satellites à un prix compétitif. Fort de ses succès (Falcon 9 est à présent un lanceur très crédible utilisé par la NASA), SpaceX a continué avec la capsule de ravitaillement Dragon (pour l’instant uniquement en version cargo, mais destinée à être habitée dans l’avenir). Tout comme ses concurrents, Orbital ATK et Sierra Nevada Corporation, destinés à seconder, voire à terme remplacer Soyouz. Pour l’instant, Soyouz est le seul véhicule spatial capable de s’arrimer à l’ISS depuis l’arrêt d’exploitation de la Navette spatiale.
Et un « petit » lanceur comme Falcon 9 est loin d’être suffisant. Elon a ainsi lancé avec succès, le 6 février 2018, sa fusée Falcon Heavy. Celle-ci est constituée à partir de 27 moteurs, soit l’équivalent de 3 Falcon. Elle peut effectivement emporter une charge utile trois fois plus lourde que Falcon 9 (soit 68 tonnes au total). Elon, avec son Falcon Heavy, a réussi à larguer pour la mettre à terme en orbite lointaine (soleil, Mars et au-delà) son roadster Tesla rouge. Occupée par un mannequin équipé du scaphandre développé par SpaceX pour la conquête martienne (charge inutile, mais quelle belle opération de communication pour SpaceX et Tesla, deux entreprises d’Elon !) voir Figure 1. -Ground Control to major Tom…-
Bien au-delà et tout aussi impressionnant, SpaceX a réussi après 8 minutes de vol à faire se reposer les deux boosters sur le pas de tir verticalement et à vitesse réduite … Et oui, un nouvel acteur privé a osé défier la toute-puissance américaine de Boeing. Boeing réalise pour la NASA le 1er étage du SLS, son nouveau lanceur ultra puissant. Il vise d’une part à mettre en orbite dès 2019 des charges de 70 tonnes. Et, d’autre part, à lancer Orion, le véhicule spatial habité, vers la Lune, des astéroïdes et à terme, Mars.
On peut saluer la performance d’Elon Musk qui, grâce à l’intense robotisation de ses ateliers, a réussi ces dernières années à faire baisser considérablement les coûts de fabrication du Falcon 9.
Pour baisser les prix de lancement, Airbus Defense and Space s’est lancé dans le programme Ariane 6. Celui-ci devrait proposer à partir de juillet 2020 des lancements de satellites de 5 tonnes à 70 M€ avec Ariane 62 et 11,5 tonnes à 115 M€ avec Ariane 64.
Tout ceci ne prend pas encore en compte les « vrais » nouveaux acteurs du New Space. J’ai nommé en premier lieu les GAFA : Google, Apple, Facebook et Amazon. Et oui, d’autres patrons milliardaires ont envie, comme Elon Musk, de se lancer dans l’aventure spatiale… Et ils commencent déjà à être crédibles.
Google en 2014 a racheté la société Skybox Imaging. La société fabrique une constellation de 24 petits satellites d’observation capables de photographier et de filmer la Terre en haute résolution.
Amazon et son patron Jeff Bezos avec Blue Origin (lanceur pour la constellation Oneweb) a récemment fait la démonstration d’une fusée qui part dans l’espace, largue son satellite… puis revient se poser en douceur verticalement sur son pas de tir comme pour Space X. De la pure science-fiction des années 50 devenue à présent bien réelle. La réutilisation du 1er étage de la fusée et/ou des boosters est effectivement un facteur important de réduction des coûts de lancement. Même si ceux-ci nécessitent une « bonne révision » suite à endommagement des moteurs lors du lancement.
Rocket Lab, une startup néozélandaise fondée en 2007 par Peter Beck (néanmoins soutenue par des financements californiens tels que Lockheed…) a réussi le 21 janvier 2018 à lancer « fusée en plastique ». La fusée a été lancée depuis le pas de tir situé dans la péninsule Mahia, en Nouvelle-Zélande. Electron, ultra-low cost, a mis en orbite trois microsatellites de type Cubesat d’observation de la Terre (voir Figure 2). En effet, ce nouvel acteur du domaine spatial fait « pousser » ses fusées en impression 3D. Y compris des éléments de moteurs en composite. L’avantage ? Il est colossal en termes de simplicité et de rapidité de fabrication. Il permet ainsi de réduire considérablement le nombre de pièces à fabriquer et la durée de fabrication.
Conséquences de l’application de ces nouvelles technologies du New Space : là où un acteur traditionnel du domaine spatial, qu’il soit américain, européen ou asiatique, est capable d’effectuer un lancement de satellites par mois ; Rocket Lab propose à terme deux lancements par semaine et pour… 4 à 5 M$ le lancement, soit plus que 10 fois moins cher que le moins cher des lanceurs actuels !
Ce type de petit lanceur adresse bien évidemment le marché des micro-satellites et nano-satellites à bas coûts de production. Il intègre des composants miniaturisés. Il vise notamment la constitution rapide de constellations pour les connexions internet haut débit à présent désirées à bord des avions de ligne.
James Cameron envisage également, comme dans son film Avatar, d’exploiter des ressources minières sur des astéroïdes dans l’espace profond. Ceci, par le biais de son programme d’exploration Planetary Ressources.
En effet, il s’agit là d’une source de matières premières quasiment inépuisable. On a répertorié 16 000 astéroïdes riches en ressources relativement proches de la Terre, et des millions de milliards de tonnes d’eau dans l’espace. On peut aussi envisager une approche d’utilisation des ressources des astéroïdes qui pourrait réduire de 95 % les coûts d’exploration de l’espace.
Et les choses bougent à présent très vite dans ce domaine : Arkyd-6 a été lancé depuis le pas de tir Satish Dhawan Space Center le 12 janvier 2018.
Arkyd-6 est un Cubesat qui inclut déjà la technologie d’imagerie spatiale large bande infrarouge indispensable à la détection d’eau, y compris celle piégée dans les minéraux hydrogénés que l’on peut rencontrer sur des astéroïdes (voir Figure 3).
Aujourd’hui, plus d’un millier d’entreprises aux USA sont actrices du New Space, dans de nombreux projets de constellations de diffusion d’internet, de constellations d’observation de la Terre.
De grandes entreprises françaises et leurs équipementiers spatiaux sont également aujourd’hui partenaires de projets du New Space. Par exemple, Oneweb (Arianegroup, autre acteur pour le lancement, et Airbus Defense and Space pour la fabrication des satellites de la constellation).
Dorénavant, ce ne sera plus la disponibilité du lanceur qui sera sur le chemin critique. Si l’on veut suivre ce rythme, il va être indispensable d’accélérer également la conception et la fabrication des nouveaux satellites. Au moins en ce qui concerne les programmes de constellations en orbite basse de petits satellites de télécommunications. Un beau challenge, donc, pour tous les acteurs du domaine spatial.
Généralement dans ce cas, l’évolution des technologies, des techniques, méthodes et processus n’est pas un frein, c’est plutôt un moteur puissant. En revanche, le financement de tels programmes, extrêmement agiles et relativement imprévisibles, se devra de suivre cette (r)évolution sur l’ensemble de la chaîne. En incluant lanceurs et satellites, intégrateurs et fournisseurs de sous-ensembles et de composants (mécaniques, thermiques, électriques, électroniques, optiques…). Aussi bien pour les startup (généralement très réactives et évolutives) que pour les ETI et les grands groupes qui devront montrer plus d’agilité encore que par le passé pour se maintenir compétitifs dans la nouvelle course spatiale.
Ils devront simplifier la mise en œuvre pour anticiper et non suivre le mouvement « New Space». En attendant des réformes hypothétiques des systèmes de subventions, les dispositifs Crédit Impôt Recherche (CIR) et Crédit Impôt Innovation (CII) semblent tout à fait pertinents. Le CIR étant sans filtre sur les thèmes de recherche et sans plafond pour les entreprises. Même s’ils ne financent que partiellement les frais de recherche, pour répondre à cette nouvelle approche du spatial.
À titre d’exemple, la PME française 3D Plus, filiale du groupe américain Heico, fabrique des circuits électroniques très compacts en 3D. Ceux-ci sont très recherchés dans le domaine spatial pour leur fiabilité, leur résistance aux radiations et aux conditions de vide et d’environnement extrême. 3D Plus fait partie des entreprises françaises qui se sont lancées il y a quelques années déjà dans le New Space. Son président, Pierre Maurice, a fait le choix judicieux d’orienter le financement de ses projets à l’aide du CIR qui lui apporte, pour ses programmes de développements expérimentaux, une agilité et une souplesse additionnelles aux subventions traditionnelles et aux financements clients.
Pour conclure, il convient dorénavant de porter une grande attention sur le New Space. Celui-ci comporte réellement une dimension économique indéniable, mais également politique et même éthique.
Par Philippe de Lustrac, Consultant ACIES | ABGI