Comment la conquête spatiale a changé notre vie

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L’un des quatre satellites déjà en orbite de Galileo, le système européen de géolocalisation. / DR
L’un des quatre satellites déjà en orbite de Galileo, le système européen de géolocalisation. / DR (Crédits : DR)
Aujourd'hui, une part croissante de l'activité humaine (Internet, communications, géolocalisation, météorologie) est issue de la conquête spatiale menée depuis les années 1960. L'innovation spatiale est un levier de développement très rentable qui irrigue toute l'économie. Mais la compétition, notamment dans les lanceurs avec l'arrivée de SpaceX pour concurrencer Arianespace, est féroce. Un défi pour l'Europe et la France qui disposent cependant d'atouts majeurs.

Incroyable... mais vrai. On ne le sait peut-être pas - ou plus - mais l'espace est massivement entré dans notre quotidien sans que l'on s'en rende réellement bien compte.

Sans satellite, « la planète entière s'arrête », assure même le président du Centre national d'études spatiales (CNES), Jean-Yves Le Gall. Et de donner un exemple anodin mais révélateur de l'ignorance de la présence de l'espace dans la vie de tous les jours.

« Il arrive de temps en temps qu'un taxi entre l'adresse où je dois me rendre et que cela ne marche pas, raconte-t-il. Je lui dis alors qu'il n'a plus la couverture d'un satellite GPS et le chauffeur ne me croit pas. Il ne pense pas un quart de seconde que son boîtier marche grâce à un signal satellite. »

Tout comme la plupart des hommes et des femmes quand ils allument leur télévision, surfent sur Internet ou encore se connectent à partir de leur téléphone...

Pas d'images de la coupe du monde de foot au Brésil... Impensable !

Depuis le premier satellite de communications intercontinental Telstar 1, lancé par AT&T en juillet 1962, les satellites sont peu à peu devenus un outil de plus en plus indispensable.

« Le satellite est la solution optimale pour permettre un accès universel aux images et aux données en couvrant les zones situées à l'écart des réseaux terrestres », rappelle l'opérateur européen Eutelsat.

Et le satellite est entré dans nos salons pour prendre de plus en plus ses aises. Ainsi, le nombre de foyers équipés de réception satellitaire devrait croître de 71 millions entre 2012 et 2017 dans le monde, faisant passer la pénétration du satellite comme moyen de réception de la télévision de 29% à 32% de la population mondiale, selon le cabinet britannique Screen Digest. En Europe, 200 millions de foyers reçoivent déjà leurs chaînes par satellite.

Dans le monde, le nombre de chaînes diffusées par satellite est passé de plus de 23.000 à près de 33.000 au cours des cinq dernières années, et devrait être de plus de 47.000 en 2022, selon le cabinet Euroconsult. Imaginez une seule seconde ce que provoquerait un écran noir lors de la finale de la Coupe du monde au Brésil, le 13 juillet prochain, aux alentours de 22h15...

20 euros de retombées pour un euro investi

Des gestes du quotidien qui ne sont souvent possibles que grâce aux satellites de télécoms, qui sillonnent en permanence l'espace. Et aux décisions prises par les pays, puis les responsables en charge de la politique spatiale, d'investir dans l'espace et donc l'innovation. La France investit en moyenne plus de 2 milliards d'euros par an dans l'espace.

Le budget du CNES sera en augmentation en 2014 pour atteindre 2,1 milliards d'euros - dont 150 à 200 millions d'euros par an consacrés à la R&T (recherche et technologie) -, le niveau le plus élevé depuis plus de dix ans. Il reste loin, très loin des budgets américains et chinois (respectivement 40 et 7 milliards de dollars en 2012), mais n'est pas ridicule par rapport au budget russe (3,8 milliards en 2012) et japonais (3,7 milliards).

Et l'Europe ?

En 2013, l'agence spatiale européenne (ESA) disposait d'un budget de 4,28 milliards d'euros, dont 3,1 milliards provenant des États membres.

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Les investissements consacrés aux activités spatiales sont très faibles si on les ramène au nombre d'habitants : pour financer les programmes spatiaux, en moyenne, chaque citoyen d'un État membre de l'ESA verse au fisc environ le prix d'un ticket de cinéma, estime l'ESA. Aux États-Unis, les investissements consacrés aux activités spatiales civiles sont presque quatre fois plus élevés.

Au total, avec plus de 30 euros par an et par habitant, le budget, que la France consacre à l'espace civil, se classe au deuxième rang mondial après celui des États-Unis (46 euros), mais devant ceux de l'Allemagne (16 euros) et du Royaume-Uni (6 euros).

L'innovation spatiale comme levier de l'industrie

Un effort qui profite très largement à l'industrie française irriguée par environ 80% de ce budget, au bénéfice de l'emploi (16.000 en France) et de la compétitivité. Car avec 20 euros de retombées économiques pour 1 euro investi, selon des estimations du CNES, l'innovation spatiale représente bien un levier inédit pour l'industrie en général et, en particulier, pour tout un business qui se développe autour des services créés à partir du spatial. Et au-delà pour les politiques publiques.

D'ailleurs, si le gouvernement actuel s'y intéresse encore en dépit des contraintes budgétaires fortes qui pèsent sur la France, « c'est parce qu'il y a des enjeux majeurs en termes de R&D, de politiques européennes et enfin, de compétitivité pour toute notre industrie spatiale et bien au-delà.

Car ce secteur industriel sait passer de l'invention de laboratoire à la réalisation industrielle. C'est exactement ce que je souhaite réaliser dans ma politique globale pour la recherche », avait expliqué en septembre à La Tribune la ministre en charge de l'espace, Geneviève Fioraso.

« Il y a des écosystèmes qui se créent un peu partout. »

Ce que confirme Jean-Yves Le Gall. Le centre du CNES de Toulouse, un grand centre de recherches spatiales, est ce qui se fait de mieux en Europe.

« Toulouse est probablement l'endroit où il sort le plus d'innovations en Europe et peut-être au monde dans le domaine des satellites », constate-t-il.

Ni le centre de Tsukuba de l'agence spatiale japonaise (Jaxa), ni les centres de la Nasa, qui fabrique de moins en moins de satellites, ne rivalisent avec Toulouse, estime-t-il.

Mais clairement, le spatial est un moteur pour l'industrie. Des études évaluent à 1.600 le nombre de technologies dérivées des programmes de la Nasa ayant fait l'objet de transferts à d'autres secteurs. C'est le cas des technologies optiques développées pour le célèbre télescope spatial Hubble qui profitent désormais à la chirurgie arthroscopique.

Ou encore, parmi les 120 technologies dérivées de la navette spatiale, un aérogel utilisé comme isolant pour les habitations et équipements industriels, ou bien un traitement des problèmes circulatoires.

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La France à la pointe de l'innovation en météo

La météorologie en est aussi un exemple parfait. Les applications ont permis de développer toute une filière économique dans l'Hexagone, mais également dans le monde. Aux États-Unis, une étude estime que l'investissement public dans le domaine de la prévision et l'alerte météorologiques génère annuellement environ 31,5 milliards de dollars de retombées économiques pour un coût de production de l'information estimé à 5,1 milliards de dollars.

En France, on estime que 30% de l'économie est sensible à la météo. Cela tombe bien, la France est à la pointe de l'innovation dans une discipline devenue clé dans beaucoup de secteurs comme l'agriculture, le transport maritime, la pêche... Car la météo et la surveillance du climat sont aujourd'hui des enjeux mondiaux.

Dans ce cadre, le CNES et Eumetsat, l'agence européenne chargée de la maintenance et de l'exploitation des systèmes européens de satellites météorologiques, ont même révolutionné cette discipline avec le développement des instruments IASI (Interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge) développés... sur le site du CNES de Toulouse et fabriqués par l'industriel Thales Alenia Space. Un équipement qui a permis de distancer dans ce domaine les Américains.

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Image du satellite MTSAT02, le 19/01/2014 à 04h00 UTC : Une dépression tropicale assez creuse sur le nord-ouest de l'Australie, continue sa traversée vers l'ouest. / Météo France

Depuis son lancement en 2006, l'instrument a apporté une contribution importante à la prévision météorologique et à la connaissance de la composition de l'atmosphère. Il joue également un rôle croissant dans la surveillance du climat. L'utilisation des données IASI s'est considérablement développée, notamment en termes d'applications. Ainsi, leur utilisation dans le système de prévision numérique de Météo France contribue, par exemple, à améliorer la prévision des tempêtes, et donc à anticiper ces phénomènes à fort impact socio-économique.

« Nous avons aujourd'hui des prévisions à cinq jours qui sont devenues aussi bonnes que celles à trois jours. On est passé de 72 heures à 120 heures grâce à IASI », s'enthousiasme Jean-Yves Le Gall.

Fort des succès de IASI, le CNES a décidé de lancer au printemps une nouvelle génération de sondeurs atmosphériques (IASI NG), qui ont été confiés à Astrium (Groupe EADS). La très nette amélioration de la performance des sondeurs est due à l'utilisation du carbure de silicium, un matériau très performant développé avec Boostec, une PME basée dans les Hautes-Pyrénées près de Tarbes, et capable d'en fabriquer de grandes plaques.

Galileo, le système de géolocalisation européen

Galileo est la grande affaire de l'Europe. Celle-ci attend énormément de son sysème de navigation par satellite qui va concurrencer le GPS américain et le Glonass russe. Lancé à la fin des années 1990, ce système qui sera à terme beaucoup plus performant - plus précis - que le GPS, a fonctionné pour la première fois le 12 mars 2013 en envoyant un signal de positionnement avec une précision de 10 à 15 mètres grâce aux quatre premiers satellites déjà en orbite. Les retombées économiques attendues de la constellation de 30 satellites sont estimées par la Commission européenne à 80 milliards d'euros. Notamment dans le domaine de la navigation, localisation et synchronisation.

Cela va permettre à l'Europe, au-delà des enjeux évidents d'indépendance par rapport aux États-Unis, de répondre à des enjeux économiques et industriels. Elle se positionne non seulement dans le développement des technologies spatiales mais aussi sur les marchés des applications découlant de ces systèmes, par exemple dans le secteur de la téléphonie mobile.

Selon un rapport parlementaire, « elle doit permettre aux entreprises de créer de nouveaux standards et donc de devenir structurantes sur les marchés ».

Galileo devrait fournir à l'échelle mondiale cinq services distincts - service ouvert, service commercial, sauvegarde de la vie, service public réglementé, recherche et sauvetage -, tous basés sur des technologies spatiales de positionnement et de datation.

Pour compléter la phase de déploiement de Galileo et financer l'exploitation de l'ensemble du programme européen GNSS (Système global de navigation par satellite) sur la période 2014-2020, un budget total de 7 milliards d'euros est prévu. L'Europe a mis l'accent sur l'importance des développements d'applications civiles, notamment en vue de fournir un positionnement précis et garanti aux systèmes de navigation pour automobiles, téléphones portables et transports maritime, routier, ferroviaire et aérien...

Une compétition techno et économique féroce

À côté des grands programmes internationaux réalisés en partenariat (Station spatiale internationale, exploration spatiale, observatoire Alma...), les grands pays se livrent à une compétition féroce susceptible de pousser dans les cordes l'un ou l'autre des concurrents.

C'est à nouveau le cas dans le domaine des lanceurs entre les États-Unis - qui ont propulsé sur le marché commercial le Falcon 9 - et l'Europe, l'actuel leader mondial de la compétition depuis plus d'une décennie, avec Ariane 5. Un leadership remis en cause avec Falcon 9 par la société privée SpaceX, créée par le milliardaire Elon Musk, mais fortement soutenue par la Nasa.

« Falcon 9 pourrait bien ramener les États-Unis en tête de la course à l'espace, alors qu'ils partagent celle-ci avec la Russie et la Chine pour les lancements gouvernementaux et que l'Europe l'occupe pour les lancements commerciaux », explique dans Le Monde Jean-Yves Le Gall.

Falcon 9 SpaceX
Décollage du lanceur Falcon 9 de la société SpaceX / DR

Prise de court, l'Europe prépare sa riposte avec Ariane 6

Ce nouveau lanceur va être développé avec des technologies éprouvées - tout comme Falcon 9 - et mis en service à l'horizon 2020.

« Ariane 6 sera le lanceur dont a exactement besoin le marché, explique le président du CNES à La Tribune. Certains nous rappellent que c'est un peu ce qui avait été fait pour les Ariane 1 à 4, alors qu'une démarche plus "technology driven" avait été retenue pour Ariane 5. »

Seule innovation mais de taille, la volonté de changer la gouvernance de ce type de programme.

C'est aussi le cas dans les satellites où les Américains ont pris un temps d'avance sur la propulsion tout électrique, une innovation à laquelle n'ont pas cru ni Astrium, ni Thales Alenia Space (TAS). Et Boeing a déjà bouleversé le marché. Il est suivi par Loral, l'autre constructeur américain. La France a réagi mais avec retard. Dès son arrivée à la tête du CNES, Jean-Yves le Gall a lancé l'opération « Ariane 6 des satellites ».

Le CNES a obtenu une enveloppe de 25 millions d'euros du Programme d'investissement d'avenir (PIA) pour aider Astrium, TAS et Snecma (groupe Safran) à développer une ligne de satellites à propulsion tout électrique. En outre, le CNES a également 25 millions d'euros pour adapter Ariane 5 aux satellites à propulsion électrique. Deux exemples qui montrent qu'à tout moment, faute d'innovation, l'Europe et la France peuvent sortir de la compétition.

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>>> FOCUS Ces produits innovants revus de l'espace !

LES PREMIERS ORDINATEURS MODERNES

L'ordinateur de vol des capsules Apollo (Apollo Guidance Computer, AGC, photo ci-dessous) est le premier ordinateur au monde à circuits intégrés (1966). Il a été conçu par la société MIT Instrumentation Laboratory. La société Sperry assurait sa fabrication tandis que la programmation était réalisée au MIT. Les ordinateurs d'Apollo 11 (1969) comportaient plus de 4000 circuits intégrés, élaborés par Fairchild Semiconductors. Une des conséquences du programme Apollo fut le développement exponentiel et la réduction des coûts des circuits intégrés.

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La mémoire informatique fut, elle aussi, un sujet de recherche important, qui profita ensuite à toute l'industrie. Quand le premier ordinateur x86 est sorti, en 1981, il avait huit fois plus de mémoire que l'AGC.

« L'Apollo Guidance Computer, l'ordinateur de vol du module lunaire, exécutait les instructions à une vitesse de 40 kHz [soit 0,00004 GHz, ndlr], à peu près 100.000 fois moins vite qu'un ordinateur portable haut de gamme aujourd'hui », ont récemment expliqué deux directeurs de la recherche chez Google, Udi Manber et Peter Norvig.

« Au sol, la Nasa avait accès aux ordinateurs les plus performants de l'époque, cinq unités centrales IBM 360/75. »

Les deux ingénieurs constatent que « la puissance du temps de calcul nécessité par une recherche Google à l'heure actuelle correspond à celle nécessaire à l'ensemble du programme spatial Apollo, qui a duré onze ans et a lancé dix-sept missions ».

DE L'IMAGERIE MÉDICALE AUX PROTHÈSES

La médecine peut remercier la conquête de l'espace. Aujourd'hui, elle bénéficie de nombreux transferts technologiques venus de l'industrie spatiale. C'est le cas de l'imagerie médicale, devenue essentielle pour établir des diagnostics. L'imagerie spatiale a contribué à l'évolution des images médicales de type RMN (résonance magnétique nucléaire) et IRM (imagerie par résonance magnétique).

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En clair, grâce aux technologies spatiales, la médecine peut mieux voir et plus tôt, pour mieux guérir. Par ailleurs, la pompe d'assistance ventriculaire utilisée dans les coeurs artificiels est dérivée des pompes à carburant de la navette spatiale américaine. Tout comme les pompes à insuline, dont le design provient du vaisseau spatial Viking et de son bras robotique mécanique lancé en 1975 à destination de Mars.

Les prothèses bénéficient également des matériaux conçus pour les fusées. Ainsi, l'athlète allemand Wojtek Czyz, qui concourait avec une prothèse de jambe améliorée par la technologie spatiale, a établi un record de saut en longueur aux Jeux paralympiques 2008 de Pékin en atteignant la distance étonnante de 6,50 m, soit 27 cm de plus que le précédent record. Les matériaux spatiaux présentent l'avantage d'être très résistants tout en étant plus légers que les produits conventionnels. En 2006, la société française AirInSpace, avec le soutien de l'Agence spatiale européenne (ESA), a réussi à adapter une technologie développée pour la protection des astronautes à une utilisation dans les centres de soins intensifs pour protéger les patients immunodéficients contre des germes pathogènes aériens.

LES VÊTEMENTS IGNIFUGÉS DES POMPIERS

Les textiles ignifugés utilisés pour les vêtements de protection, notamment ceux des pompiers, sont le résultat de recherches destinées à protéger les circuits électriques des fusées. Ils ont d'abord servi pour la conquête de l'espace, et plus précisément du programme Apollo.

Ce textile est intégré aux combinaisons des spationautes pour les protéger des rayons du Soleil. Pour la première sortie dans l'espace en 1965, l'astronaute Edward White inaugura la combinaison G4C de la société David Clark.

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Elle pesait 15 kg et était constituée de sept couches de matière, offrant une protection renforcée et plus de mobilité. La couche pressurisée était enveloppée et retenue par un filet lui donnant plus de flexibilité. Les couches additionnelles étaient constituées de Mylar aluminisé qui offrait une meilleure protection thermique et contre les micrométéorites.

Un matériau résistant au feu appelé Nomex, utilisé aujourd'hui dans la fabrication des vêtements des pompiers, complétait l'équipement. L'astronaute était toutefois relié par un cordon ombilical à la cabine qui l'alimentait en oxygène et assurait le refroidissement de sa combinaison tout en servant de câble d'ancrage.

Enfin, les astronautes de la célèbre mission Apollo 11, notamment Neil Armstrong, porteront en 1969 une combinaison spatiale A7L, endossée par tous ceux qui ont foulé le sol lunaire. Elle a été développée par la société ILC Dover.

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Commentaires
a écrit le 10/02/2017 à 23:40 :
bien sûr que non la planète ne s'arrête pas sans satellites bcp de choses passent par le segment sol c'est ainsi que bcp d'images relayées en direct et peu le savent ont été relayées par des câbles à haut débit sous-marins et non par satellite depuis le Brésil
je vous recommande mon livre qui ne parle pas que de satellites mais de vraies spin off de l'espace comme le coeur artificiel Carmat et bien d'autres choses ds le livre 100 inventions tombées du ciel chez a2cmédias préfacé par jl Chrétien trop vieux contraint dans le passé de quitter la France devenant astronaute américain le découvreur du sida qui à 84 ans est dir d'une unité de recherche en Chine on parle aussi d'un départ possible de Carmat aux USA fleuron français messieurs du spatial réveiller vous il y a des urgences bien plus importantes pour ne pas décrocher nous la france spatiale
a écrit le 29/01/2014 à 7:22 :
si autant de recherche etais fais sur terre pour evite les cyclones et les degat des tempetes et les dégâts des inondations ils y aurais moins de problèmes sur terre???
a écrit le 21/01/2014 à 15:07 :
Ne pas oublier que l'espace est aussi un marqueur de l'état industriel et scientifique d'un pays (les dirigeants chinois ne s'y trompent pas).
En plus, il permet à des générations de jeunes de rêver et d 'avoir confiance en l'avenir, ce qui ne se mesure pas.
a écrit le 21/01/2014 à 14:12 :
je ne sais pas où vous avez trouvé la photo d'irm mais en tout cas, elle n'est pas anonymisée et ne respecte pas le secret médical.
a écrit le 21/01/2014 à 14:11 :
je ne sais pas où vous avez trouvé la photo d'irm mais en tout cas, elle n'est pas anonymisée et ne respecte pas le secret médical.
Réponse de le 01/10/2014 à 15:25 :
Je ne sais pas où vous avez vu un nom....je cherche encore. Consultez on ne sais jamais ;)
a écrit le 21/01/2014 à 11:16 :
Dommage que nos ingénieurs et chercheurs croupissent dans des placards pour le profits des flatteurs serviles de tout poil; si ce n'était pas le cas nous pourrions rester en tete et meme augmenter notre avance. mais il en est peut-etre de meme chez nos concurrents.

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