Ça s’est décidé lors de la dernière conférence ministérielle de l’ESA (« Space 19+ »), la start-up ClearSpace issue de l’EPFL* va diriger un consortium européen chargé d’appliquer le programme ADRIOS (« Active Debris Removal / In-Orbit Servicing ») pour entreprendre le nettoyage de l’orbite basse terrestre de ses satellites devenus non-opérationnels donc inutiles et de ses débris de satellites. Elle sera dotée d’un budget initial de 86 millions d’euros de fonds publics apportés par huit pays membres et devra rechercher un complément auprès de sponsors ou d’investisseurs privés pour atteindre la centaine de millions d’euros nécessaires pour initier ce programme.
*Pour les lecteurs non connaisseurs de la Suisse, je précise que l’EPFL, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, est l’université implantée en terres francophones qui jouit de la meilleure appréciation au monde (18ème au classement QS). Elle est orientée sur l’ingénierie mais pas seulement. Selon sa propre présentation « ses trois missions sont l’éducation, la recherche et l’innovation. L’EPFL forme des scientifiques, ingénieurs, architectes, et encourage le transfert de technologie vers l’économie et la société civile ». Il me semble approprié de le rappeler dans ce contexte.
Rappelons tout d’abord le problème que l’ESA vient de demander à ADRIOS de traiter :
Depuis le début de l’ère spatial, qui est quand même récent, on a envoyé plusieurs milliers de satellites dans l’espace. Jusqu’à une altitude d’environ 600 km (la station spatiale internationale évolue à environ 450 km) les débris redescendent en moins de 25 ans (ce qui n’est pas rien tout de même !) dans une atmosphère suffisamment épaisse où ils sont brûlés par frottement avec l’air environnant. Mais plus on s’élève, plus le désorbitage « naturel » (on dit « self-cleaning ») est lent et plus la pollution est forte. Et l’on envoie des satellites à toutes les altitudes (on parle ici de l’orbite basse terrestre, « LEO », non de l’espace plus lointain qui par ses dimensions ne peut évidemment souffrir du même fléau), surtout autour de cette moyenne, en fonction des besoins d’observations de la Terre et de communications tout autour du globe (on a intérêt à être au plus près de la Terre pour réduire au maximum les petits décalages de temps dus à la vitesse de la lumière mais il faut être placé suffisamment haut pour ne pas redescendre trop vite). Plus le temps passe plus cette pollution s’aggrave, par le nombre de lancements effectués et par les inévitables collisions qui créent et multiplient les débris vers l’infini (phénomène décrit par ce qu’on a nommé le « syndrome de Kessler »). A des vitesses de l’ordre de 28.000 km/h on imagine les risques que cela crée pour toute nouvelle mission ou toute mission encore opérationnelle et vitale pour le fonctionnement de nos activités terrestres. Par ailleurs les satellites et débris prennent la lumière beaucoup plus longtemps chaque nuit que les objets restés sur Terre et gênent considérablement les observations de nos astronomes opérant avec des télescopes situés à la surface terrestre, d’autant que les observations portent souvent sur des événements extrêmement brefs ou sur des sources dont le rayonnement jusqu’à nous est extrêmement faible.
Certes, depuis plusieurs années maintenant, les satellites comportent presque tous (mais pas tous !) un système de désorbitation qui consiste à les freiner en fin de mission pour les faire chuter dans une atmosphère plus dense, mais ils doivent pour cela avoir conservé les ergols nécessaires et le moteur doit fonctionner ce qui n’est malheureusement pas toujours le cas…et il faut aussi prendre en compte les pannes ou les impacts, bref l’ensemble des mises hors service non prévus.
Le résultat c’est que nous avons « en l’air » (en orbite basse terrestre) quelques 3.000 satellites hors d’usage et 2.000 satellites en service mais certains des satellites hors d’usage ont perdu pour une raison ou une autre leur intégrité et nous avons en réalité quelques 34.000 débris d’une taille d’au moins 10 cm, qui se déplacent de façon erratique et incontrôlable à des vitesses énormes. Plus on attend pour agir, plus les collisions se produisent et plus le nombre de débris augmente. On voit bien les conséquences que cela peut avoir et le problème ne va pas s’arranger tout seul puisque certaines sociétés commencent à lancer des « constellations » de satellites (menant une même mission de concert) dans certains cas des centaines ou même dans le cas du programme Starlink d’Elon Musk, des milliers (12.000 prévus, 122 lancés à ce jour et 1.600 pour une première tranche à 550 km, d’autres iront jusqu’à 1325 km). Si cela continue on se retrouvera tous bloqués sur Terre par nos déchets et l’exploration spatiale deviendra impossible sans compter qu’on ne pourra plus utiliser l’espace pour nos activités terrestres. Les lanceurs ou opérateurs de satellites et les compagnies qui les assurent semblent heureusement de plus en plus conscients du problème.
La réponse apportée par ClearSpace et l’ESA :
Pour qu’une solution à un tel problème existe il faut une technologie convaincante, un client qui paye et un fournisseur qui puisse procurer le service demandé. L’ESA, l’un des plus gros lanceurs de satellites, a pris l’initiative en lançant un appel d’offres international pour traiter ses propres épaves et débris et la meilleure proposition reçue a été celle de ClearSpace ce qui est absolument remarquable compte tenu du fait que ClearSpace n’est à ce jour qu’une start-up. Elle a su convaincre parce que son projet a semblé à l’ESA être le plus adapté à la résolution du problème sur le plan technique et parce que le « backing » de l’EPFL et le choix des 13 membres de son consortium (dont les principaux « intégrateurs » du spatial européen) lui a donné une très bonne crédibilité. ClearSpace, dirigée par Luc Piguet, diplômé de l’EPFL et affilié à son département eSpace, Centre Spatial de l’EPFL, a été constituée à partir du projet CleanSpace One initié par Muriel Richard de ce même Centre Spatial, en 2012. Il s’agissait d’abord de lancer (en 2024) un satellite expérimental « CleanSpace One » pour aller décrocher le nano satellite SwissCube (lancé par l’EPFL en 2009) puis, sur la base de cette expérience, de commercialiser un service de satellites récupérateurs-désorbiteurs qui serait adapté aux divers types de débris à traiter. Avec la mission ADRIOS il s’agit maintenant d’aller « décrocher » en 2025 le second étage (plus précisément un adaptateur de satellites secondaires), « VESPA » (« Vega Secondary Payload Adapter »), d’un lanceur envoyé par l’ESA dans l’espace en 2014 et qui se trouve entre 800 et 660 km d’altitude (taille de 1,80 x 2,00 mètres et masse de 120 Kg). Pour ce faire, ClearSpace, après avoir finalisé les détails de son offre avant Mars 2020 et le contour de son consortium, va envoyer un nouveau lanceur à proximité de cette épave et va la récupérer avec un petit satellite désorbiteur disposant d’un moteur d’approche (processus très délicat car l’épave est par définition non équipée pour être manœuvrée), d’un dispositif de saisie (filet, pince à deux ou plusieurs branches, bras robotique) et d’un dispositif de freinage.
La suite :
Cette première mission sera logiquement suivie par beaucoup d’autres et pourra porter sur plusieurs objets à la fois. Au-delà de la technologie très élaborée sur le plan de l’ingénierie (conception et réalisation), il faudra que la start-up se transforme en entreprise ce qui est un défi important car il lui faudra non seulement animer le consortium réuni pour obtenir ce premier marché mais aussi disposer constamment des réseaux des fournisseurs les plus qualifiés, coordonner leur travail et faire évoluer l’ensemble en fonction des retombées d’expérience sur le « terrain », changer de taille en fonction des nouveaux marchés tout en restant innovante et performante. Dans le cas présent cette adaptabilité sera clef car on peut imaginer que les concurrents, européens ou étrangers, ne vont pas manquer. Ce qui est très positif c’est que Luc Piguet semble très conscient des difficultés et qu’il est prêt à les affronter, en mettant l’accent sur la nécessité d’être à l’écoute des membres de son équipe, choisis chacun pour ses connaissances et ses compétences, et de les diriger comme un véritable chef d’orchestre. On peut espérer aussi que les bonnes relations avec l’ESA seront confirmées (l’opération VESPA sera évidemment capitale) et heureusement la demande va sûrement être de plus en plus forte compte tenu des problèmes croissants de pollution et compte tenu du développement dans l’« Opinion » d’un environnement psychologique très porteur pour que les entreprises assument leurs responsabilités écologiques.
Le financement :
Le désorbitage du « morceau » de Vega va avant tout être une démonstration de capacité technologique mais il va aussi coûter cher car le satellite désorbiteur, son lancement dans l’espace puis son guidage et son pilotage sont des « premières ». Ce qu’il faut envisager pour la suite ce sont des productions en série, une pluralité de lancements et le développement d’une pratique professionnelle qui feront baisser les coûts unitaires des opérations de récupération. Mais pour aller plus loin, il faut aussi envisager que les services de ClearSpace soient financés par des compagnies d’assurance dont les primes seront payées par les opérateurs ou les lanceurs de satellites. C’est le seul moyen de ramener le prix de ces services à un niveau raisonnable pour tous ceux qui auront eu la malchance de créer sans le vouloir une nouvelle épave. Ceux qui par négligence ne se seront pas assurés devront assumer d’être contraints de payer tout seuls une mission de récupération spécifique, sous la menace de la très forte réprobation des « autres » , professionnels de l’espace ou simples Terriens écologiquement conscients, et cela continuera à leur coûter cher même si ce sera moins que les premières missions.
A priori être actionnaire de ClearSpace ne sera pas un mauvais placement. Les investisseurs sont les bienvenus. Longue vie à la nouvelle entreprise !
Illustration de titre : schéma de la capture de VESPA (crédit ClearSpace)
Illustration ci-dessous : les satellites et débris en orbite autour de la Terre (évidemment ces débris ne sont pas à l’échelle par rapport à la Terre…mais comme vous le voyez ils sont très nombreux) : http://stuffin.space/
Autres liens :
file:///F:/ADRIOS/Press%20release%20ClearSpace_ESA-Fr.pdf
https://actu.epfl.ch/news/une-start-up-de-l-epfl-conduira-une-mission-pour-n/
https://www.esa.int/Safety_Security/Clean_Space/ESA_commissions_world_s_first_space_debris_removal
J’ai traité le sujet de ClearSpace dans mon article de blog du 08 juin 2019 :
Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur:
Index L’appel de Mars 19 12 13