Allez au contenu, Allez à la navigation



La politique spatiale française: bilan et perspectives

 

B. L'ÉVOLUTION DES SATELLITES GÉOSTATIONNAIRES

1. Le marché actuel

Sur ce marché, les groupes français Alcatel Space et européen Astrium(12(*)) ont obtenu d'excellents résultats grâce, en particulier, aux technologies innovantes qu'ils ont pu intégrer dans les satellites proposés à leurs clients et qui ont constitué des arguments souvent décisifs. Ces innovations sont issues d'un programme de satellites technologiques en télécommunications mené par le CNES, qui a abouti à un démonstrateur contenant 80 % d'équipements nouveaux ou modifiés par rapport à un satellite classique. C'est le programme Stentor(13(*)).

En 2000, les groupes français Alcatel Space et européen Astrium ont obtenu 50 % des parts du marché commercial total.

Certes, le chiffre d'affaires des américains reste largement supérieur à celui des européens car le budget spatial de l'armée américaine (environ 10 milliards de $ par an) est trois fois plus important que le chiffre d'affaires mondial des satellites commerciaux (environ 3,5 milliards de $).

Mais sur le marché « ouvert », celui des satellites commerciaux de télédiffusion et de télécommunications, les européens ont su être efficaces : sur une trentaine de satellites civils vendus en 2000, Alcatel Space en a obtenu neuf, soit 40 % de plus qu'en 1999, tandis qu'Astrium en a vendu six.

Il convient que ces industriels soient en mesure de s'adapter aux évolutions du marché.

Le marché des satellites commerciaux ne sera pas modifié par l'apparition des constellations de télécommunication, compte tenu des faillites ou de l'arrêt de la plupart de ces projets. Il sera dominé par des satellites géostationnaires de télévision et de diffusion de données à haut débit via l'Internet.

Dans les années 80 et 90, les satellites de télédiffusion directe avaient contribué à l'essor du marché commercial des satellites, longtemps cantonnés aux marchés scientifique et militaire. Plus récemment, le développement de la télévision numérique, accompagné de la multiplication des programmes, a fait le succès des bouquets de chaînes de Canal+ et de BSkyB en Europe ou de DirecTV aux Etats-Unis.

La transmission de données représente 30 % de l'activité des satellites de télédiffusion, contre 10 % il y a encore quelques mois. Les opérateurs de télévision par satellites sont en train de développer dans l'espace l'infrastructure qui permettra de faire de la vidéo à la demande et de développer des services interactifs.

La nécessité de diffuser des données à haut débit via l'Internet va accroître le recours aux satellites géostationnaires.

Ces nouvelles applications ont nécessité la mise au point de plates-formes satellitaires plus sophistiquées et plus lourdes (Eurostar 3000 pour Astrium et Spacebus pour Alcatel Space).

Cette tendance va s'amplifier et, combinée à la raréfaction des positions en orbite géostationnaire, elle va entraîner l'apparition d'une nouvelle génération de satellites comportant un nombre de transpondeurs toujours croissant.

2. L'adaptation des satellites à l'évolution du marché des télécommunications spatiales à moyen terme (2005-2010)

· L'augmentation rapide des besoins en capacité de transmission des données (de 1 Gb/s à 5-7 Gb/s) nécessitera le développement de charges utiles complètement nouvelles, notamment en bande Ka pour des raisons de congestion des fréquences, et qui intégreront des fonctions complexes, modifiables et spécialisées en fonction des services.

Pour répondre à ces besoins de flexibilité et d'augmentation de capacité, les opérateurs auront besoin, dans un premier temps, de charges utiles transparentes (ne nécessitant pas de traitement à bord), minimisant les risques techniques et pouvant s'adapter à l'évolution des services.

Dans un second temps, ils auront vraisemblablement recours aux systèmes OBP (On Board Processing) permettant le traitement à bord des données, lorsque les technologies correspondantes auront été validées (calculateurs embarqués, antennes à faisceaux multiples, modes de commutation complexes). L'ensemble de ces nouveaux équipements à bord permettra, au cours de la vie du satellite (plus de 15 ans) de modifier en particulier les zones de couverture de façon très précise en fonction des besoins des utilisateurs. De plus, ces nouvelles charges utiles comporteront une multitude de canaux large bande, permettant de recevoir de nombreux programmes multimédia interactifs. Elles seront plus volumineuses et plus lourdes. Les satellites de cette génération pèseront environ 7 tonnes.

· Il sera nécessaire de développer des plates-formes nouvelles adaptées à des satellites de 30 à 40 kw, soit 2 à 3 fois plus puissantes que les plates-formes actuellement utilisées (5 à 15 kw).

Cette énergie électrique est en effet indispensable pour alimenter des charges utiles très puissantes qui permettront de diffuser les données directement à chaque utilisateur, par l'intermédiaire de petits terminaux.

· La propulsion devra s'adapter.

Une propulsion entièrement électrique est envisageable dès lors que le satellite est injecté sur une orbite suffisamment lointaine (au-delà de 20 000 km).

Un système propulsif électrique est beaucoup moins encombrant et lourd qu'un système chimique. Son utilisation a pour conséquence l'accroissement de la taille et donc des capacités de la charge utile, la réduction de la masse du satellite et donc de son coût de lancement, l'augmentation de sa durée de vie en orbite et donc de sa rentabilité.

3. La nécessité d'un programme énergique de recherche et technologie

La priorité doit être accordée à l'innovation technologique nécessaire aux futurs systèmes européens géostationnaires de forte capacité, permettant de fournir des services à large bande, fixes et mobiles.

Aux Etats-Unis, les industriels du spatial bénéficient de contrats captifs qui leur permettent de développer, dans une logique duale, les technologies spatiales dont ils ont besoin, tout en dégageant des marges bénéficiaires. Le programme Milstar (représentant à lui seul plus de 20 milliards de dollars d'investissement) a permis aux industriels américains de concevoir, développer et produire des plates-formes de très haute capacité, des technologies de charges utiles avancées (régénératives et hautes fréquences) et des systèmes multi-services à haut débit.

En Europe, un effort d'innovation technologique civil est donc nécessaire pour permettre l'émergence de solutions européennes répondant aux besoins de la société, donc du marché international et des industriels du secteur. En effet, malgré le succès à l'exportation de l'industrie spatiale franco-européenne, la pression de la concurrence impose des marges bénéficiaires très faibles, ne permettant pas aux industriels du secteur de préparer seuls, sans soutien de la puissance publique, les évolutions et encore moins les révolutions technologiques.

D'ores et déjà, certains appels d'offres satellites exigent des solutions techniques hors de portée du savoir faire actuel des industriels européens, notamment des plates-formes très puissantes, et des charges utiles d'un degré de complexité jamais atteint. Sur les plates-formes par exemple, les capacités des produits européens ne dépassent pas 4 à 5 tonnes pour une puissance électrique de 12 à 14 kW aujourd'hui, alors qu'il serait nécessaire de pouvoir proposer des plates-formes de 7 tonnes et 25 kW. La part relative de ces satellites "très haut de gamme " va croître de quelques unités actuellement à 25 % des parts de marché d'ici 2005.

Il convient que le CNES renforce dès maintenant son action dans ce domaine de la R&D télécommunications, pour soutenir l'innovation et la compétitivité, en cohérence avec les efforts des autres agences européennes.

La première étape est une amélioration à court terme des technologies existantes, sans remise en cause des concepts, permettant d'améliorer rapidement la performance des produits proposables sur le marché. Menées sans remise en cause du processus de production, ces recherches correspondent à un objectif commercial à court terme. Elles peuvent être traitées dans le cadre du financement national au titre du programme européen ARTES 3, conduit sous l'égide de l'ESA.

Des innovations plus profondes sont nécessaires en liaison avec la remise en cause des concepts (architecture, production, tests) et l'extrapolation des technologies de pointe existantes, afin d'en dériver à moyen terme des produits nettement plus performants et compétitifs. Elles correspondent aux prédéveloppements couverts au titre du programme TCS 21 (télécommunications spatiales du XXIème siècle du CNES).

Ces technologies plus avancées doivent être proposées aux opérateurs à compter de 2003-2004 et être intégrées dans les systèmes qui seront opérationels à partir de 2005-2006.

La recherche de ruptures totales, par le développement de technologies totalement émergentes, issues de laboratoires travaillant dans des domaines très amont ou par le transfert de technologies en provenance d'autres secteurs de l'industrie ou de la recherche est également importante. Ces technologies de rupture peuvent faire l'objet de recherches dans le cadre du plan pluriannuel de recherche et technologies du CNES.

Les principaux objectifs du programme de Recherche et Technologies en télécommunications sont la capacité, la flexibilité et l'accessibilité.

La croissance de la capacité est requise pour faire face à l'évolution des besoins de la Société de l'information et en particulier à la nécessité de disposer des services large bande diffusés et interactifs dans toutes les régions du monde.

La flexibilité est également indispensable pour permettre aux satellites conçus pour 15 ans de suivre en orbite l'évolution des services et des usages, et du trafic.

L'accessibilité recouvre tout ce qui permettra aux satellites de télécommunications de fournir plus aisément des services au plus grand nombre, et donc à moindre coût.

Les améliorations à rechercher concernent autant les charges utiles que les plates-formes (14(*)).

Les charges utiles doivent être de plus en plus puissantes, flexibles, et optimisées pour véhiculer des services haut débit, interactifs, à large bande, là où ils sont nécessaires à un instant donné et de manière économique. Ainsi, le besoin croissant en capacité à moindre coût, combiné à la limitation physique du spectre hertzien, demande de réutiliser au mieux les fréquences disponibles. Cette technique de réutilisation du spectre décuple la capacité d'un satellite, sans décupler son coût. Elle nécessite des technologies d'antennes actives ou semi actives très avancées multifaisceaux. Cette couverture des différentes zones terrestres par des « mini spots » engendre pour le satellite des besoins de connectivité entre les faisceaux couvrant les différentes zones, et de flexibilité dans la capacité (en bande passante et en puissance) allouée à chaque zone (les besoins de trafic locaux étant fluctuants et en partie imprédictibles).

Les plates-formes futures doivent permettre d'emporter en orbite géostationnaire ces charges utiles de plus en plus lourdes et consommatrices d'énergie. Elles doivent assurer une stabilité de pointage de plus en plus grande en raison des antennes à faisceaux fins multiples et très directives embarquées. Ces contraintes imposent de reconcevoir les sous-systèmes essentiels de la plate-forme (énergie bord, thermique, contrôle d'attitude).

L'objectif d'accessibilité impose au segment de contrôle et de gestion d'optimiser l'usage de toutes les ressources limitées (spectre, puissance électrique, puissance radiofréquence, accès au satellite) pour permettre un coût d'usage individuel le plus bas possible. Ceci nécessite des travaux innovants dans le domaine des formes d'ondes, des protocoles, de la gestion du réseau, etc... Ces avancées doivent permettre la desserte d'un nombre croissant d'utilisateurs individuels, et une intégration plus naturelle des réseaux satellitaires dans les réseaux terrestres.

L'accessibilité impose également de poursuivre l'effort de réduction des coûts du segment sol utilisateur, afin que ceux-ci évoluent en sens opposé des capacités demandées toujours supérieures. Elle impose aussi de gros efforts de standardisation (DVB-RCS), de miniaturisation technologique, et d'intégration de technologies terrestres, voire grand public dans les systèmes spatiaux.

Ces objectifs sont ambitieux mais doivent impérativement être atteints car la maîtrise de ces nouvelles technologies conditionne la survie de l'industrie française et européenne du satellite.

Deux éléments sont indispensables à la réussite d'un tel programme :

- La coopération entre Alcatel Space et Astrium. Les deux groupes ont d'ailleurs mis en place une structure commune de réflexion chargée d'analyser la possibilité de concevoir, développer et produire ensemble une plate-forme de prochaine génération dénommée Alpha-bus.

Parallèlement, elles envisagent de soumettre au CNES une proposition de programme de démonstration de télécommunications par satellite : « @ sat ».

Ce programme viserait à développer et qualifier des équipements au sol fin 2003 afin d'aboutir à une démonstration en vol de la plate-forme Alpha-bus, et de nouvelles technologies de charges utiles fin 2006.

Cette démarche de coopération est une preuve de maturité qui doit être relayée par une attitude responsable des pouvoirs publics.

On peut par ailleurs envisager d'explorer une autre piste : la validation en vol de la plate-forme Alpha-bus et des nouvelles technologies de charges utiles a pour objet la démonstration de nouveaux services et applications par satellite. Dans ce contexte, il pourrait être intéressant d'associer un opérateur européen de satellites de télécommunications à leur mise en oeuvre, notamment sous forme de partage des coûts et des risques, en échange de l'accès à une partie des capacités de la charge utile. Une telle organisation permettrait en effet de garantir l'adéquation des développements aux besoins opérationnels des utilisateurs.

- Le financement du plan TCS 21 du CNES et sa réalisation dans les délais prévus. Les pouvoirs publics doivent reconnaître le caractère indispensable et prioritaire de cette action, et y consacrer les moyens financiers nécessaires.

La réussite de ce plan conditionne la survie de l'industrie des satellites en France et en Europe.

A l'heure où le programme STENTOR s'achève, il est urgent de mettre en oeuvre des actions d'une ampleur et d'une efficacité comparables, qui maintiendront la capacité d'innovation et la compétitivité des industriels franco-européens sur les marchés émergents. Les investissements dans ce secteur doivent être significatifs car le marché à capter l'est tout autant, et les enjeux sont considérables sur les plans économiques, notamment en terme d'emplois, mais aussi culturels et stratégiques compte tenu de la place que les télécommunications spatiales sont appelées à occuper dans l'avenir.

* (12) Alcatel Space, filiale commune d'Alcatel (51 %) et de Thales (ex-Thomson CSF, 49 %), a hérité des activités spatiales de ces deux groupes et de celles de l'ex-Aérospatiale. Astrium, détenu par le groupe EADS (75 %) et le britannique BAE Systems (25 %), a hérité des activités spatiales de Matra, de l'ex-British Aerospace et de l'ex-DASA (Allemagne).

* (13) Cf. Annexe 4 : Principales technologies développées par le programme Stentor.

* (14) cf. Annexe 5 : Innovations technologiques indispensables pour les télécommunications spatiales.