N’est-il pas étrange que lorsque les satellites manquent de carburant ou qu’un seul composant tombe en panne, nous les jetions tout simplement ? L’ESA et l’industrie européenne ont uni leurs forces pour assurer la pérennité de nos satellites.
L’entretien en orbite (IOS) fait référence à l’extension de la durée de vie ou des fonctionnalités des engins spatiaux qui sont déjà en orbite. Cela peut être fait en effectuant la maintenance, en ajustant l’orbite d’un vaisseau spatial, en changeant la direction à laquelle il fait face, en fournissant plus de carburant, ou même en changeant ou en améliorant les instruments à bord.
L’ESA a mené des travaux approfondis sur l’IOS, notamment dans le cadre de son initiative Clean Space pour l’élimination et la prévention des débris spatiaux. Dans le cadre de cette recherche, ESA Preparation a invité des partenaires industriels à présenter leur vision de la première mission IOS en Europe, qui sera lancée dès 2028.
Astroscale, ClearSpace, D-Orbit et Telespazio (en collaboration avec Thales Alenia Space) ont reçu un financement pour mûrir leurs idées, et leurs résultats ont été présentés en préparation du Conseil de l’ESA 2022 au niveau ministériel.
« La maintenance en orbite pourrait changer fondamentalement la façon dont les futurs satellites sont conçus et exploités. Vers les années 2030, les satellites devront probablement être conçus avec des interfaces et d’autres fonctionnalités permettant aux engins spatiaux de service et d’élimination de faire leur travail », déclare Ross Findlay, Ingénieur système IOS à l’ESA.
Les satellites du futur transporteront peut-être moins de carburant et des instruments plus gros. L’option d’assemblage en orbite signifie également que les futurs satellites pourraient être conçus pour être constitués de modules faciles à assembler et à remplacer individuellement. Pour les mêmes raisons que les fiches et les prises pour l’électronique ont des formes standard, des discussions sur des structures «d’amarrage» normalisées ont déjà commencé, pour faciliter le verrouillage d’un modèle d’engin spatial d’entretien sur différents types de satellites.
La maintenance en orbite est une question commerciale
Plus de la moitié de tous les satellites lancés sont commerciaux, les opérateurs commerciaux doivent donc être impliqués si nous voulons faire de l’entretien une procédure standard. « Nous en avons fait un point final obligatoire pour les quatre équipes d’avoir une sorte de relation avec un client réel auquel ils souhaitent fournir ce service », note Ross.
« Cela a conduit à des discussions très intéressantes entre l’ESA, les sociétés intéressées par la mise en place de missions IOS et les sociétés propriétaires des satellites à entretenir. Prenons par exemple les implications juridiques : si deux satellites entrent en collision pendant l’entretien, qui est responsable ? »
L’élément de préparation des activités de base de l’ESA était dans une position unique pour soutenir ces études d’évaluation de mission, y compris les opportunités de commercialisation à plus grande échelle. « Ces activités, et leur contribution à la réunion du Conseil ministériel, démontrent l’importance du programme de préparation pour aider les idées à devenir une réalité », a déclaré Moritz Fontaine, responsable de la découverte et de la préparation à l’ESA.
L’industrie des télécommunications veut des services de prolongation de la durée de vie
Les quatre entreprises sélectionnées ont étudié les opportunités d’exploitation d’IOS pour les satellites en orbite terrestre basse (LEO) et en orbite géostationnaire (GEO). LEO héberge des satellites importants tels que le télescope spatial Hubble, les satellites d’observation de la Terre Copernicus Sentinel et la Station spatiale internationale. GEO héberge la série européenne de satellites météorologiques Meteosat et, surtout, la plupart des satellites utilisés pour les télécommunications.
Un résultat clair des quatre études est que l’industrie des télécommunications tient à ce que les services de prolongation de la durée de vie soient opérationnels dès que possible. La maintenance orbitale est particulièrement pertinente : les opérateurs doivent s’assurer que l’engin spatial reste exactement là où il devrait être et modifier l’orbite ou la rotation s’il a dérivé au fil du temps.
Cela coûte du carburant. Les propositions détaillent comment un vaisseau spatial d’entretien peut se verrouiller sur des satellites à court de carburant et effectuer le contrôle d’orbite nécessaire. Le vaisseau spatial d’entretien peut rester attaché aussi longtemps que nécessaire, après quoi il place le satellite sur une soi-disant «orbite de cimetière» et passe au prochain satellite qui a besoin d’entretien.
Un regard neuf du New Space
Fait intéressant, trois des quatre propositions provenaient de ce que l’on pourrait appeler des entreprises du « New Space ». « Ce sont des acteurs plus récents avec des façons peut-être légèrement différentes d’aborder la conception et le développement, impliquant souvent des équipes plus petites et des itérations plus rapides. C’était rafraîchissant de comparer différents flux de travail et de discuter des formes possibles de collaboration », déclare Ross.
Suite à ces quatre études, le programme Space Safety de l’ESA a décidé d’aller de l’avant avec deux des missions proposées. Le programme prévoit que les opérations d’IOS continueront de se développer, à la fois en nombre de missions et en capacités. L’industrie européenne a l’ambition de rendre la procédure commune IOS d’ici le début ou le milieu des années 2030.