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Les enjeux et perspectives de la politique spatiale européenne

7 novembre 2012 : Les enjeux et perspectives de la politique spatiale européenne ( rapport de l'opecst )

B. L'EUROPE SPATIALE : UNE AMBITION NÉCESSAIRE POUR LE MONDE

« La capacité autonome d'accès à l'espace est le signe d'une capacité à structurer des programmes et des technologies très complexes, donc la marque d'une puissance industrielle et technologique. Mais je crois que quarante ans après nous avons dépassé la logique héritée de la Guerre froide. Le maintien d'un effort budgétaire et industriel aussi considérable ne peut se justifier des décennies durant par le seul souci de prestige ou de démonstration de force. Il est bien sûr essentiel, je dirais même vital, pour la France et l'Europe de conserver quoi qu'il arrive et en toutes circonstances un accès autonome à l'espace. Il en va de notre indépendance stratégique. Mais si l'effort continue et doit continuer, c'est que l'espace est aussi devenu essentiel à la science et à la vie sur Terre. Et la marque distinctive de l'Europe dans l'espace est précisément d'avoir construit son outil spatial autour de son utilité pour l'homme et de ses retombées concrètes. »

Discours du président de la République, M. Nicolas Sarkozy, à Kourou le 11 février 2008

1. L'Espace durable
a) Les débris spatiaux
(1) Une évolution préoccupante

Depuis 1957, environ 5000 lancements ont eu lieu, ainsi que plus de 220 fragmentations en orbite. En conséquence, on estime à 20.000 le nombre d'objets de plus de 10 cm (dont 15.000 catalogués) présents en orbite autour de la Terre, à 300.000 le nombre d'objets entre 1 et 10 cm (non catalogués) et à plusieurs dizaines de millions le nombre d'objets entre 1 mm et 1 cm.

La France possède 500 objets sur les 15.000 objets de plus de 10 cm catalogués.

Plus de la moitié des objets sont issus de fragmentations, c'est-à-dire de collisions en orbite.

Origine des objets de plus de 10 cm présents en orbite autour de la Terre

Source : CNES

Évolution de la population en orbite autour de la Terre

1980

Source : NASA

Évolution de la population en orbite autour de la Terre

2009

Source : NASA

La première collision répertoriée a eu lieu en 1996. Elle a affecté le satellite militaire français Cerise, heurté par un étage supérieur d'Ariane. Deux événements récents ont entraîné une hausse significative du nombre de débris, accroissant mécaniquement le risque de collisions futures :

- En janvier 2007, les Chinois ont détruit à l'aide d'un missile l'un de leurs satellites météorologiques (Fengyun 1C). Ce test, visant à démontrer la capacité des Chinois à procéder à des tirs antisatellites, a engendré pas moins de 2.500 débris de taille supérieure à 10 cm et plusieurs dizaines de milliers de particules.

- En Février 2009, la collision entre un satellite Iridium et un satellite inactif Kosmos a généré environ 2.000 gros débris et, là encore, des dizaines de milliers de particules.

Les débris évoluent dans un environnement dynamique, ce qui rend la prévision des collisions d'autant plus difficile :

- D'une part, ils ont tendance à redescendre progressivement, et d'autant plus rapidement que leur orbite est basse (ceux qui circulent en orbite géostationnaire ont une durée de vie quasi-illimitée) ;

Durée de vie des objets spatiaux avant leur rentrée dans l'atmosphère terrestre

Exemple d'objets spatiaux

Orbite (altitudes périgée et apogée)

Durée de vie

Station Spatiale Internationale

400 km x 400 km

entre 6 mois et 1 an

SPOT

825 km x 825 km

200 ans

Orbite de transfert géostationnaire

200 km x 3 6000 km

environ 10 ans

Orbite géostationnaire

36 000 km x 36 000 km

millions d'années

- D'autre part, les débris s'étalent au-delà de l'orbite de l'objet dont ils sont issus, sur l'ensemble de la circonférence correspondante ;

- Enfin, les débris augmentent de façon exponentielle en raison de réactions en chaîne qui suscitent une multiplication auto-engendrée (syndrome de Kessler).

L'ISS procède par exemple environ une fois par an à des réajustements de sa trajectoire pour éviter des collisions.

Les conséquences des collisions dépendent de la taille des débris et du positionnement de l'impact ; ces conséquences peuvent être très importantes, y compris pour des débris de petite taille, en raison de l'énergie cinétique des objets en mouvement.

Estimation des conséquences des collisions en orbite

Taille des débris

Conséquences

< 0.01 cm

Érosion des surfaces

Entre 0.01 cm et 1 cm

Dommages significatifs

Perforations

Conséquences variables suivant l'équipement atteint

Entre 1 et 10 cm

Dommages très importants

Risque de perte de la mission

Aucun blindage ne résiste à des particules > 2 cm

> 10 cm

Conséquences catastrophiques

Destruction du satellite

Production de nombreux débris

Il existe aussi un risque de dommages au sol, lors des rentrées atmosphériques, à l'issue desquelles subsistent des éléments qui résistent à l'échauffement du fait de leur forme, de leur taille et de la nature des matériaux qui les composent (acier, titane, composite...). Il se produit une rentrée d'objet significatif par semaine en moyenne. La plupart des rentrées sont incontrôlées. En moyenne, 20 à 40 % de la masse initiale arrive au sol.

On estime à 100 tonnes les retombées quotidiennes de météorites (principalement sous forme de poussière) et à 1 tonne les retombées quotidiennes de débris.

Compte tenu du caractère chaotique et aléatoire de la descente atmosphérique, il est difficile d'alerter les populations. Si le risque est minoré du fait que 70% de la surface de la Terre est océanique, ce risque existe néanmoins bel et bien, au sol et pour le trafic aérien, voire maritime (formation d'épaves issues de débris spatiaux).

Retombée d'une sphère issue d'un lanceur Ariane au Brésil
(Février 2012)

Source : CNES

(2) Des actions nécessaires

La surveillance de l'espace, qui constitue un intérêt vital pour la France et l'Europe, a été abordée plus haut à propos de l'espace militaire (II.A.3.). Cette surveillance sera d'autant plus efficace qu'elle fera l'objet de coopérations internationales. Pour bénéficier de l'information détenue par nos partenaires, il est néanmoins souhaitable de détenir une monnaie d'échange. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'Europe a intérêt à se doter d'un système de surveillance de l'espace plus complet que celui actuellement fourni par la France et l'Allemagne.

Cette partie est consacrée aux autres actions à mener pour réduire la menace que les débris spatiaux font peser sur les satellites, dont certains revêtent un intérêt économique ou stratégique majeur, et sur les hommes. Si les débris continuent à se multiplier, il est en effet probable que les rentrées atmosphériques engendrées, qui sont difficiles à contrôler, fassent à plus ou moins long terme des victimes humaines.

(a) Les règles de conduite

Des règles de conduite ont été adoptées au niveau international, par le Comité inter-agences de coordination sur les débris spatiaux (IADC) qui regroupe 12 agences spatiales, et par le Comité des Nations unies sur l'usage pacifique de l'espace (COPUOS) qui compte 71 pays membres dont les principes de limitation des débris spatiaux ont été approuvés par l'Assemblée générale des Nations-Unies en 200759(*).

Ces règles dites de mitigation sont les suivantes60(*) :

- Les véhicules spatiaux et étages de lanceur doivent être conçus pour ne pas produire de débris lors de leur fonctionnement normal ;

- Les objets spatiaux doivent être « passivés », c'est-à-dire rendus inertes par épuisement de toutes les sources d'énergie présentes ;

- La destruction intentionnelle de véhicules spatiaux doit être évitée ou effectuée à altitude suffisamment basse pour que la durée de vie des fragments générés soit courte ;

- A l'issue de leur mission, les satellites géostationnaires doivent être déplacés sur une orbite plus haute dite orbite cimetière (à plus de 200 km de l'orbite GEO).

- A l'issue de leur mission, les véhicules situés en orbite basse doivent être désorbités et de préférence réintroduits dans l'atmosphère ou laissés sur une orbite où leur durée de vie sera limitée à 25 ans au maximum (à partir de la fin de la mission). Les véhicules doivent être conçus pour se consumer dans l'atmosphère ou à défaut tomber dans des régions inhabitées. Les effets polluants liés à la présence de substances toxiques doivent être minimisés.

- L'architecture et le profil des missions doivent être conçus en sorte de limiter le risque de collision et ses conséquences sur le véhicule.

Ces mesures relèvent de la « soft law ». Pour être pleinement efficaces, elles devraient être transcrites par chaque État pour ce qui le concerne, et faire l'objet de contrôles. On estime en effet que les mesures de prévention sont respectées à 59 % seulement, l'objectif étant de parvenir à 90 %.

En France, le cadre juridique des activités spatiales est fixé par la loi n° 2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales, dont l'un des objets est de limiter les débris spatiaux et les risques de collision61(*) et de prévenir les risques induits par la retombée de fragments. Concernant la limitation des débris spatiaux, l'entrée en vigueur d'une partie des dispositions de l'arrêté d'application du 31 mars 2011 est reportée. Les dispositions concernant les lanceurs ne sont pleinement applicables qu'aux nouveaux lanceurs (systèmes dont le premier lancement a lieu après le 31 décembre 2011). En tout état de cause, la désorbitation contrôlée de l'étage supérieur d'Ariane ne sera possible que lorsque la lanceur européen aura été doté d'un moteur rallumable (Vinci), donc lors du passage à Ariane 5 ME ou à Ariane 6, qui ont en commun ce moteur.

La question des règles de conduite dans l'espace, comme celle du nettoyage des débris (voir ci-après) ne peut être résolue que dans un cadre international, étant donné leur impact en termes de compétitivité et les enjeux juridiques et de sécurité associés.

En 2007, le Conseil de l'UE a pris l'initiative d'un code de conduite international pour les activités menées dans l'espace exta-atmosphérique. L'objectif de ce code de conduite est d'améliorer la sécurité dans l'espace. Un texte, élaboré en 2010, doit servir de base à des consultations avec les pays tiers, sous la responsabilité du Haut représentant de l'Union pour les affaires étrangères et la politique de sécurité. Des désaccords subsistent notamment entre les nations sur le point de savoir si ce code doit prendre la forme d'un traité international ou demeurer du domaine de la « soft law ». Le traité soulève un problème de contrôlabilité : les pays qui le respecteraient auraient peu de moyens pour vérifier les activités des autres signataires. Assigner une cause aux événements qui se déroulent dans l'espace est un exercice difficile. C'est pourquoi les Américains sont, a priori, hostiles à un traité international.

En définitive, s'agissant du « code de conduite », il risque d'être difficile d'obtenir un texte acceptable par tous et néanmoins efficace.

(b) Le nettoyage des débris

D'après les modèles actuellement disponibles, les mesures de prévention ne seront pas suffisantes, en raison du « syndrome de Kessler », c'est-à-dire que le nombre de débris continuera à augmenter par collisions entre objets même si les règles de conduite existantes sont appliquées.

C'est pourquoi il est nécessaire d'une part de développer et d'utiliser des modèles de prévision à long terme, d'autre part d'étudier la pertinence d'un nettoyage des débris, en termes techniques, économiques, juridiques et calendaires.

Pour stabiliser le nombre de débris en orbite basse, qui est l'orbite la plus encombrée, il faudrait retirer chaque année entre 5 et 10 gros débris (satellites inactifs). Des solutions industrielles sont envisageables, à partir par exemple des techniques d'approche développées pour l'ISS dans le cadre de l'ATV (projet d'Astrium). Un tel système, visant à faire rentrer les gros débris dans l'atmosphère, pourrait par exemple traiter du cas du satellite Envisat, conçu avant l'existence des « règles de conduite » internationales pour la limitation des débris, avec lequel le contact a été perdu en 2012. D'autres projets de nettoyage de l'espace sont à l'étude dans le monde, par exemple l'envoi d'un nuage de gaz sur la trajectoire de l'objet afin de le ralentir (Boeing). Ces projets ont en commun leur coût élevé et l'absence de marché clairement identifié pour leur développement.

Projet de véhicule utilisant un filet pour capturer l'épave du satellite Envisat
afin de la faire rentrer dans l'atmosphère

Source : Astrium

Une coopération internationale est indispensable, dans un cadre qui pourrait être complémentaire de celui développé pour l'ISS, car il est difficilement envisageable de trouver un marché strictement national pour ce type de véhicule. Les débris n'ont individuellement aucune valeur, mais leur nettoyage constituerait un progrès collectif. Ce nettoyage pose par ailleurs des problèmes de sécurité, si l'on veut s'assurer de l'utilisation non agressive des capacités qui seraient mises en place, ce qui implique l'établissement de règles précises et d'un contrôle.

Orientations

- Mettre en oeuvre les règles existantes, nationales (loi sur les opérations spatiales) et internationales (COPUOS, IADC) - notamment en dotant l'Europe d'un lanceur à étage supérieur rallumable - et renforcer ces règles à l'échelle internationale afin que les utilisateurs « vertueux » de l'espace ne soient pas pénalisés

- Mettre en place un système européen complet de surveillance de l'espace fédérant et complétant les moyens existants (notamment le radar français GRAVES)

- Développer la recherche de solutions technologiques innovantes pour nettoyer les débris

- Inclure les coûts de démantèlement et de gestion des débris dans les budgets de toutes les missions

b) L'allocation des fréquences

L'allocation des fréquences au niveau mondial est un autre enjeu de durabilité pour les activités spatiales.

L'utilisation du spectre des fréquences radioélectriques et des orbites des satellites géostationnaires et non géostationnaires est gérée au plan international par l'Union internationale des télécommunications (UIT), basée à Genève, et dont l'interlocuteur français est l'Agence nationale des fréquences (ANFR).

Les Conférences mondiales des radiocommunications de l'UIT, qui ont lieu tous les 3-4 ans, ont entre autres pour objectif de faire évoluer la réglementation internationale afin de permettre une utilisation plus efficace des ressources.

Le principe d'attribution fonctionne selon le principe « premier arrivé, premier servi ». Les États effectuent pour leur propre compte ou pour celui de leurs opérateurs les démarches requises pour la sécurisation des ressources spectrales qui sont ensuite concédées au plan national à l'exploitant des fréquences.

Les années passées ont vu se multiplier les « satellites papiers », qui constituent une forme de spéculation sur les ressources spectrales, puisqu'ils ne sont pas associés à des projets réels mais correspondent à l'acquisition de fréquences pour leur valeur marchande. En 2012, la Conférence mondiale des radiocommunications a pris un certain nombre de mesures, tout en reportant à 2015 l'examen de cette question.

Orientation

- Réfléchir aux modalités d'établissement d'un prix des fréquences et/ou positions orbitales afin de lutter contre la « spéculation » (« satellites papiers ») et de financer la recherche sur l'élimination des débris

2. L'Espace pour la Terre

La compréhension des mécanismes du fonctionnement terrestre est aujourd'hui devenue un enjeu scientifique et économique majeur. L'Europe doit se donner pour priorité de demeurer précurseur dans ce domaine, dans le prolongement des missions déjà réalisées par le CNES et par l'ESA, souvent en coopération avec d'autres pays.

Cet aspect de la politique spatiale n'est pas destiné à être purement théorique. Bien au contraire, de nombreuses applications sont envisageables dans les domaines des transports, de l'agriculture, de l'environnement, de la surveillance des frontières et des routes maritimes, de la sécurité civile ... Le programme européen GMES a vocation à devenir le point d'orgue d'un système opérationnel destiné à fournir un flux constant de données pour ces applications.

a) Une meilleure compréhension du système terrestre

La « devise » du CNES (« de l'Espace pour la Terre ») illustre la priorité des politiques spatiales française et européenne, tournées vers la sécurité et le bien-être des citoyens, avec un volet important consacré à une meilleure compréhension des mécanismes de fonctionnement de notre planète (terre, océans, atmosphère et interactions entre eux). L'un des principaux enjeux de cet aspect de la politique spatiale tient à la continuité de la fourniture de données.

(1) Observation, météorologie et missions dédiées aux sciences de la Terre : une compétence européenne reconnue

Si la continuité de la fourniture de données semble assurée s'agissant des missions transversales (et duales) d'observation et de météorologie, cette continuité peut être plus problématique s'agissant de missions plus « petites », dédiées aux sciences de la Terre, qui sont pourtant essentielle à l'étude du changement global.

(a) Observation, météorologie

En premier lieu, les sciences de la Terre bénéficient de l'apport des satellites d'observation optique et de météorologie. La France a mis en place le premier satellite SPOT (satellite pour l'observation de la Terre) en 1986. Ce programme est une référence mondiale dans le domaine de l'imagerie optique. La continuité est aujourd'hui assurée grâce aux satellites SPOT 6 (lancé en septembre 2012 par un lanceur indien PSLV) et SPOT 7 (à lancer prochainement), autofinancés par l'industrie (Astrium). Ces satellites sont complétés par l'imagerie de très haute résolution fournie par les satellites développés par le CNES, Pléiades 1A et, très prochainement, Pléiades 1B. Si Pléiades donne la priorité aux activités de défense, ses données seront aussi utiles à d'autres politiques publiques, telles que : cartographie, aménagement du territoire, gestion et prévention des risques, suivi des pratiques agricoles, par exemple.

La continuité de fourniture de données météorologiques se met également en place dans le cadre des programmes européens de météorologie en orbites géostationnaire et polaire.

En 2008, le Conseil des ministres de l'ESA a ainsi décidé de poursuivre le programme Meteosat de troisième génération (MTG) - en orbite géostationnaire - en partenariat avec Eumetsat. Les contrats industriels relatifs à ce programme ont depuis lors été passés, Thales Alenia Space en étant le maître d'oeuvre. Il assurera la continuité avec les précédents Meteosat.

En 2012, le Conseil des ministres de l'ESA doit décider de lancer le programme de météorologie en orbite basse polaire de deuxième génération (EPS-SG62(*)), également en partenariat avec Eumetsat, pour faire suite aux satellites MetOp lancés en 2006 et 2012. Un accord avec la NOAA fait du programme européen de météorologie polaire une composante d'un dispositif mondial.

(b) Les « explorateurs de la Terre »

En second lieu, les sciences de la Terre font également l'objet de missions de l'ESA et/ou du CNES, dédiées à l'étude de domaines précis, tels que l'océanographie, l'altimétrie (Jason, AltiKa), l'étude des sols, de l'eau, de la glace (SMOS63(*), CryoSat 264(*), projet SWOT65(*)), de l'atmosphère (Megha-Tropiques, projet ADM Aeolus66(*)), de la gravité (GOCE67(*)) et du champ magnétique (Swarm68(*)).

L'observation spatiale présente l'avantage d'offrir une vision globale et continue dans le temps qui permet des progrès considérables de la recherche sur l'environnement et le climat. Elle est un instrument essentiel de l'évaluation du changement global (changement climatique, modifications de la magnétosphère par exemple) et de l'impact des activités humaines sur le fonctionnement du système terrestre.

Ainsi, par exemple, les missions d'océanographie Topex-Poséidon (1992) et Jason 1 puis 2 (2001, 2008) ont mis en évidence l'élévation globale du niveau de la mer de 3 mm par an et même, localement, de plusieurs centimètres. Les techniques spatiales en océanographie fournissent une observation globale et en temps réel des océans, complétée par les mesures in situ qui apportent une information de la surface jusqu'aux profondeurs. L'altimétrie radar permet de mesurer la hauteur des mers et les moindres variations des océans au centimètre près. Assurer la continuité de mesures homogènes est une nécessité. En l'occurrence, Jason 2 doit être suivi par Jason 3 à partir de 2014, en coopération avec la NOAA69(*) et Eumetsat. Après avoir été incertain, le financement par la NOAA de ce programme a été récemment confirmé. Il sera lancé fin 2014 par Falcon 9 (Space X).

DEUX EXEMPLES DE COOPÉRATIONS FRANCO-INDIENNES
DANS LE DOMAINE DES SCIENCES DE LA TERRE

Le programme Saral / AltiKa est une collaboration entre la France et l'Inde dans le domaine de la surveillance de l'environnement. Il doit être lancé par un lanceur indien PSLV fin 2012. Sur une plateforme développée par l'agence spatiale indienne (ISRO) seront embarqués des instruments indépendants notamment Argos 3 (dédié à la localisation, l'acquisition et la distribution de données environnementales) et AltiKa. Développé par le CNES, AltiKa est un système innovant d'altimètre en bande Ka, dédié à la mesure précise de la topographie de surface des océans, capable de fournir des mesures précises pour une meilleure observation des glaces, des zones côtières, des étendues d'eaux continentales ainsi que de la hauteur des vagues. Ce projet s'inscrit dans un programme français de développement de l'océanographie opérationnelle incluant le développement de mesures in situ et la création d'un centre d'analyse et de prévision en 2001 (Mercator Océan).

Également lancée par un lanceur PSLV, en octobre 2011, Mégha Tropiques est une mission d'étude atmosphérique du cycle de l'eau en régions tropicales. Elle facilitera le suivi et la prévision des phénomènes dangereux comme les cyclones tropicaux et les pluies de mousson.

Lancé en 2002, et faisant suite aux missions d'observation ERS70(*)-1 (1991) et ERS-2 (1995), le satellite Envisat de l'ESA qui circule en orbite polaire héliosynchrone à une altitude d'environ 800 km, a fourni pendant 10 ans, grâce à 10 instruments, des mesures portant sur l'atmosphère, les océans, la terre « solide » et la glace. Envisat est la plus grosse mission civile d'observation de la Terre (8 tonnes / 8 mètres de long) jamais lancée, devenue aujourd'hui un débris préoccupant (cf ci-dessus). L'ESA a en effet perdu le contact avec ce satellite peu après qu'il eut fêté ses dix ans d'existence en orbite.

Les satellites Sentinel du programme GMES sont attendus pour prendre la suite d'Envisat et assurer une continuité dans la production des données. La mission d'Envisat avait été prolongée jusqu'en 2013, date prévue pour les premiers lancements de satellites Sentinel. Une interruption trop longue de la fourniture de données serait préjudiciable aux progrès de la connaissance dans les domaines concernés.

(2) Vers une baisse des capacités globales d'observation ?

La compréhension de ces mécanismes de fonctionnement du système terrestre impose la surveillance permanente d'un nombre important de variables. Pour ce qui concerne le changement climatique, on parle de variables climatiques essentielles (VCE). Elles relèvent de l'observation terrestre, océanique et atmosphérique. Les outils spatiaux sont particulièrement propices au suivi de ces variables. Sur une quarantaine de VCE, une trentaine peut faire l'objet d'un suivi satellitaire.

Or en raison de contraintes budgétaires, et parfois d'un manque de cohérence entre programmes nationaux, notre capacité de suivi de ces variables pourrait être menacée. Perdre ne serait-ce qu'une variable peut menacer tout un modèle.

Les difficultés budgétaires de la NASA et de la NOAA ne sont pas sans conséquences, d'autant que certaines missions sont menées dans le cadre d'une coopération transatlantique. Comme cela a été précédemment évoqué, Jason 3 a, par exemple, paru à un moment menacée.

Missions d'observation de la Terre actuellement en orbite ou planifiée71(*)
NASA/NOAA

Source : Thalès Alenia Space

Le mode de fonctionnement des agences, dont la vocation est d'innover et non d'assurer la continuité de l'existant, n'est pas forcément propice à la poursuite de missions consistant non pas à innover, mais à prolonger, tout en optimisant les coûts.

Ainsi, par exemple, la pérennisation de missions telles que Cryosat (lancée en 2010 après un échec au lancement en 2005) ou SMOS est incertaine.

Il est essentiel d'assurer la continuité de la production de données d'observation notamment dans les domaines de la météorologie et de la climatologie, et ce dès la conception initiale des missions.

Pour l'avenir, la surveillance des émissions naturelles et anthropiques de gaz à effet de serre deviendra un enjeu international majeur et les moyens de mesure seront un atout important pour ceux qui les maîtriseront. Les États-Unis mettent notamment en oeuvre un programme appelé Orbiting carbon observatory (OCO-2), destiné à l'étude du CO2 atmosphérique. Après un échec au lancement en 2009, ce programme doit être relancé en 2014. L'un des objectifs, à peine dissimulé, de cette mission est de mesurer les émissions chinoises, dont des études scientifiques suggèrent qu'elles pourraient être actuellement sous-estimées d'au moins 20 %.

En Europe, le CNES mène conjointement avec l'agence spatiale allemande (DLR) une mission dite Merlin dont l'objectif est de mesurer depuis l'espace le méthane contenu dans l'atmosphère. En effet, la connaissance des flux et des concentrations de carbone dans l'atmosphère est essentielle, qu'il s'agisse du dioxyde de carbone (CO2) ou du méthane (CH4), celui-ci provoquant un effet de serre beaucoup plus puissant que celui-là. Le CNES, maître d'oeuvre du satellite, fournit la plateforme Myriade Evolutions - financée par le programme d'investissement d'avenir - et le DLR réalise le Lidar (instrument de télédétection par laser). Le lancement de cette mission est prévu en 2016.

Un autre enjeu d'avenir est l'amélioration de la surveillance des émissions diffuses, à échelle très fine, qui nécessite des développements technologiques car on ne sait actuellement mesurer les émissions que sur des surfaces de 500 km x 500 km. La mesure des émissions de méthane provoquées par l'exploitation des gaz de schiste pourrait être envisagée dans ce cadre. Des études72(*) suggèrent en effet que l'exploitation du gaz de schiste pourrait avoir des effets dommageables sur le climat en conséquence des émissions et fuites de méthane induites.

La vérification des émissions est une étape incontournable de la lutte contre l'effet de serre, avec des enjeux internationaux majeurs, notamment pour les relations entre les deux principaux émetteurs que sont les États-Unis et la Chine. L'Europe - et notamment la France - a le potentiel de jouer un rôle important dans l'établissement d'un dispositif de contrôle des émissions, tant grâce à ses laboratoires que grâce à son industrie. Un financement dans le cadre de la mise aux enchères des quotas d'émission de carbone pourrait être envisagé.

Enfin, l'Europe ne peut évidemment jouer un rôle moteur dans la surveillance de l'environnement et du climat sans réaliser pleinement le programme GMES, dont le financement pour l'avenir est actuellement suspendu aux décisions qui seront prises pour le prochain cadre financier pluriannuel de l'Union européenne.

L'encadré ci-après résume l'apport des infrastructures spatiales de ce programme.

LES SATELLITES SENTINEL DE GMES

Les services de l'initiative GMES sont basés sur des données de surveillance de la Terre recueillies dans l'espace (satellites), l'atmosphère (instruments aéroportés, ballons stratosphériques, etc.), l'eau (flotteurs, instruments embarqués sur des navires, etc.) ou sur terre (stations de mesure, sismographes, etc.).

Les infrastructures spatiales sont constituées par les satellites Sentinel dont le développement a été confié à l'ESA. Chaque mission Sentinel est fondée sur une constellation de deux satellites afin de procurer des données robustes en termes de couverture et de délais de revisite.

Sentinel 1 est une mission d'observation radar (donc fonctionnant jour et nuit, quelle que soit la météo) de la terre et de l'océan, en orbite polaire (premier lancement en 2013) ;

Sentinel 2 est une mission d'imagerie haute résolution multi-spectrale, en orbite polaire, qui fournira des données sur la végétation, les sols et l'eau, et délivrera des informations en situation d'urgence (premier lancement en 2014) ;

Sentinel 3, également en orbite polaire, est une mission multi-instruments qui mesurera des variables relatives à la topographie océanique, la température de l'eau et du sol, la couleur de l'océan et du sol (premier lancement prévu en 2014) ;

Sentinel 4 est une charge utile embarquée sur un satellite Meteosat de troisième génération en orbite géostationnaire. Il est dédié à la surveillance atmosphérique (lancement prévu en 2019).

Sentinel 5 est une charge utile embarquée sur un satellite de météorologie en orbite polaire MetOp de deuxième génération. Il est également dédié à la surveillance atmosphérique (lancement prévu en 2020). Un Sentinel 5 « précurseur » doit être lancé en 2015 afin de réduire la durée de l'interruption de fourniture de données après l'arrêt d'Envisat.

Les satellites Sentinel 4 et 5 fourniront de l'information sur la chimie atmosphérique : qualité de l'air, radiations solaires, données de surveillance du climat. Les gaz étudiés seront : O3 (ozone), NO2 (dioxyde d'azote), SO2 (dioxyde de soufre), HCHO (formaldéhyde), CO (monoxyde de carbone), aérosols.

b) Un exemple d'application pour la sécurité civile : la charte internationale « espace et catastrophes majeures »

La charte est une coopération internationale entre agences spatiales, mettant à disposition leurs ressources satellites pour les opérations de secours et d'urgence lors de la survenue de catastrophes majeures.

Le but de la charte est d'une part, d'activer en urgence un système spatial unifié et coordonné d'acquisition d'images optiques et radar, et, d'autre part, de fournir gratuitement les données spatiales en résultant.

La charte a été créée en 1999 par l'ESA et par le CNES. Elle réunit à ce jour 15 agences : NOAA (National oceanic and atmospheric administration) et USGS (US Geological Survey) aux Etats-Unis, Eumetsat, les agences spatiales du Canada, d'Inde, Argentine, Japon, Royaume-Uni, Chine, Allemagne, Corée du Sud, Brésil, Russie, à l'exception notable de l'Italie.

Entre 2000 et 2011, la Charte a été activée à 324 reprises, pour des inondations (48 %), ouragans (16%), séismes (12 %), éruptions volcaniques, incendie, marée noire...

45 « utilisateurs autorisés » dans 39 pays et 3 « organismes coopérants » peuvent déclencher directement la Charte ; ce sont plus de 70 pays qui ont pu accéder à la Charte par le biais des utilisateurs autorisés ou de l'ONU. Le dispositif mis en place par la Charte fournit en réalité des services dans le monde entier. Il a permis aux agences spatiales de démontrer l'intérêt des données satellitaires dans la gestion des catastrophes.

Lors du séisme qui s'est produit à Haïti le 12 janvier 2010, le déclenchement de la Charte a permis l'obtention rapide d'informations cartographiques. Une cartographie de l'impact du séisme a été établie moins de deux jours après sa survenue.

CHRONOLOGIE DE L'ÉTABLISSEMENT D'UNE CARTOGRAPHIE D'IMPACT DU SÉISME
DU 12 JANVIER 2010 (HAÏTI)
DANS LE CADRE DE LA CHARTE « ESPACE ET CATASTROPHES MAJEURES »

H : Séisme

H+1 : Activation de la Charte

H+17 : Première acquisition de données

H+27 : Première carte de crise

H+41 : Première cartographie d'impact

Le programme GMES doit permettre de progresser dans la gestion des situations d'urgence, grâce aux services opérationnels associés. Les infrastructures spatiales du programme, qui en constituent une partie essentielle, mais pas la totalité, fourniront des informations utiles à la gestion de crises en Europe ou dans le reste du monde. Un service dédié à cette gestion d'urgence a été mis en place par la Commission européenne en 2012, prenant la suite du programme européen Safer (EMS73(*)). A terme, et notamment lorsque les satellites de GMES auront été mis en service, un accord pérenne Charte / GMES devra être trouvé. Les sécurités civiles souhaitent par exemple de plus en plus accéder aux images elles-mêmes, en plus des cartes, ce qui n'est pas prévu par GMES.

Orientations

- Poursuivre activement la mise en place des infrastructures du programme GMES, afin d'assurer la continuité de production et l'homogénéité des données d'observation de la Terre

- Mettre en place le pilotage nécessaire à l'entrée en phase opérationnelle des applications et services GMES

- Confirmer la compétence européenne dans le domaine de l'« exploration de la Terre » en mettant en place tant l'infrastructure que les services nécessaires pour que l'Europe devienne une référence dans l'évaluation du changement global

3. La conquête spatiale

En 2012, la conquête spatiale a deux facettes : le vol habité, dans le cadre de la Station spatiale internationale (ISS) et les missions scientifiques d'exploration robotique vers des destinations lointaines, notamment - mais pas seulement - vers la planète Mars.

On remarquera que la composante « exploration lointaine » de notre politique spatiale n'est pas complètement étrangère aux préoccupations de « l'espace pour la Terre », puisqu'elle s'intéresse à l'évolution des planètes et l'origine de la vie, ce qui est un autre moyen de mieux comprendre ce qui s'est produit par le passé et pourrait se produire, à l'avenir, sur Terre. Il en est de même pour l'ISS (cf encadré : « Utilité de l'ISS).

a) La Station spatiale internationale

Un autre enjeu majeur de la réunion du Conseil ministériel de l'ESA de novembre 2012 est l'avenir de la participation européenne à l'ISS74(*). Celle-ci est assurée, jusqu'en 2015, par la fabrication et le lancement de cinq modules de ravitaillement ATV (Automated transfer vehicle).

Faut-il poursuivre cette coopération, au-delà de 2015, jusqu'en 2020, et sous quelle forme ?

Placée en orbite basse (environ 400 km), la Station est le résultat d'une coopération entre agences spatiales américaine, russe, japonaise, européenne et canadienne. Si elle est occupée en permanence depuis 2000, son assemblage ne s'est terminé qu'en 2011, avec le dernier vol de la Navette.

Le coût total de la Station est estimé par l'ESA à 100 milliards d'euros. Son coût pour la France est de 90 millions d'euros par an.

LA PARTICIPATION DE L'EUROPE À L'ISS

La Station spatiale internationale est un programme mené en coopération entre les États-Unis, la Russie, le Japon, le Canada et l'Europe. Pouvant accueillir jusqu'à 6 astronautes, elle pèse 450 t et permet de conduire des recherches dans les domaines des sciences de la vie et des matériaux.

Les deux principales contributions de l'Europe à l'ISS sont les suivantes :

- le laboratoire Columbus, opéré par l'Agence spatiale allemande, spécialisé en physique des fluides, sciences des matériaux et sciences de la vie, qui constitue une part substantielle de la capacité de recherche de la Station ;

- le véhicule de transfert automatique (ATV), opéré par le CNES à Toulouse, qui a trois fonctions : il transporte jusqu'à 7,7 t de ravitaillement et carburant à la Station ; il permet de rehausser la Station qui est naturellement attirée vers la Terre ; il en évacue les déchets avant de brûler dans l'atmosphère. Deux ATV ont rempli ces missions en 2008 et 2011. Le troisième ATV, appelé Edoardo Amaldi, a été lancé par Ariane 5 en mars 2012. Ce vaisseau cargo de 20 tonnes a été amarré avec une précision de 6 cm sur la Station, grâce à l'aide de l'astronaute de l'ESA alors présent à bord de la Station, André Kuipers. Il est précipité quelques mois plus tard dans l'atmosphère. Le lancement de l'ATV 4 (Albert Einstein) est prévu au printemps 2013. Cinq ATV sont programmés au total.

Le coût de l'ISS est de 100 milliards d'euros, dont 8 milliards pour l'Europe, soit, d'après l'ESA, « seulement » 1 euro par habitant de l'Europe et par an (pendant 30 ans)... Près de 90 % du coût de la contribution européenne à l'ISS est payé par l'Allemagne (41 %), la France (28 %) et l'Italie (20 %).

Eu égard à son coût exorbitant, quelle est l'utilité réelle de l'ISS et son apport à la recherche scientifique et technologique ? La NASA met en avant de nombreux exemples d'avancées scientifiques permises par la Station, sans qu'il soit aisé de distinguer les découvertes découlant directement de l'existence de la Station et celles s'inscrivant dans un cadre plus large (par exemple pour ce qui concerne la recherche sur l'ostéoporose) et sans qu'il soit aisé non plus de distinguer entre espoirs et réalisations.

UTILITÉ DE L'ISS

Les « bénéfices de la Station spatiale pour l'humanité »75(*) sont classés en trois catégories :

- Les bénéfices pour la santé humaine : par exemple


· La technologie qui a permis de construire les robots canadiens (notamment le bras Canadarm) en charge de l'assemblage et du ravitaillement de la Station a été adaptée pour le développement de NeurArm, bras chirurgical de haute précision fonctionnant en association avec l'imagerie par résonance magnétique (IRM) ;


· Le développement de la recherche sur les vaccins bénéficie de la virulence accrue de certains microbes dans l'espace (par exemple la salmonelle)


· Les recherches menées pour la prévention et le traitement de la perte osseuse subie par les astronautes lors de leur séjour dans un environnement de microgravité bénéficient à la recherche sur l'ostéoporose


· Des recherches menées sur les astronautes permettent d'améliorer la prévention des crises d'asthme (mesure du taux de monoxyde d'azote dans l'air expiré en vue de détecter précocement une inflammation des voies respiratoires)


· Des recherches ont été menées sur les systèmes d'administration de traitements anticancéreux par micro-encapsulation


· Des modes de détection précoce des changements immunitaires ont été développés afin de prévenir les lésions douloureuses du zona


· La Station a permis le développement d'une technologie de pointe au service des efforts internationaux de purification de l'eau.

- Les bénéfices pour l'observation de la Terre et la gestion des catastrophes naturelles

La station spatiale offre un point de vue unique permettant d'observer les écosystèmes terrestres. Elle permet de recueillir des données sur le climat, les changements environnementaux et les risques naturels, grâce à la combinaison d'équipements actionnés par l'équipage et automatisés. Cette souplesse est avantageuse par rapport aux capteurs satellitaires, notamment lors de la survenue de catastrophes naturelles. La présence humaine à bord de la Station permet d'améliorer l'utilité des données de télédétection. Cette capacité s'est concrétisée lors du tsunami qui a affecté le Japon en mars 2011, la Station ayant transmis des images uniques de cet événement.

- Les bénéfices pour l'éducation

Grâce à sa capacité à stimuler l'imagination, la Station a servi de base à de nombreux projets éducatifs : programme de radioamateur, acquisition de connaissances sur la Terre, communications avec les membres de l'équipage...Ces projets visent à une meilleure compréhension par le public des phénomènes observés sur notre planète. Ils contribuent à inciter les jeunes à se tourner vers des carrières dans les domaines des sciences, des technologies, de l'ingénierie et des mathématiques. Les activités éducatives proposées vont aussi au-delà de ces domaines comme l'illustre par exemple la rédaction d'un poème collectif commencé par un astronaute. « En continuant à utiliser la Station, nous stimulons et inspirons la prochaine génération de scientifiques, d'ingénieurs, d'écrivains, d'artistes, de politiciens et d'explorateurs ».

- La Station permet aussi de faire de la recherche fondamentale, avec par exemple des expériences sur les fluides complexes (conversion de liquides en solides par application d'un champ magnétique), sur les matériaux avancés (nouveaux alliages), en physique fondamentale (horloges spatiales et physique quantique), en astrophysique...

En définitive, si la Station peut-être un outil de recherche scientifique, singulièrement dans le domaine médical et de la recherche fondamentale, il convient de souligner surtout :

- sa dimension symbolique et éducative ;

- son importance pour consolider les compétences précédemment acquises dans le domaine du vol habité et des séjours en microgravité ;

- la nécessité de rentabiliser l'investissement réalisé au cours des dernières décennies.

D'une part en effet, la Station suscite la réflexion sur l'avenir terrestre et extra-terrestre de l'Humanité. Elle est un support de diffusion de la culture scientifique et technologique. Les astronautes oeuvrent activement à cet objectif, la communication sur leur métier et sur leur expérience éventuelle à bord constituant un aspect important de leur rôle. Que serait, a contrario, un monde qui aurait abandonné toute ambition dans le domaine du vol habité ? L'ISS, actuelle frontière de l'humanité, offre un point de vue sur notre planète qui, d'après ceux qui y ont séjourné, modifie le regard sur notre condition : ainsi que l'a indiqué à vos rapporteurs Michael Coats, directeur du Johnson Space Center de la NASA à Houston, ancien astronaute de la NASA, : « Quand vous volez dans l'espace et vous tournez vers le vaisseau spatial « Terre », vous avez envie de la prendre dans vos bras pour la protéger.». C'est une perspective partagée par l'ensemble des astronautes.

D'autre part, l'ISS est moins une fin en soi qu'une étape. Selon Samantha Cristoforetti, astronaute de l'ESA, également rencontrée par vos rapporteurs à Houston, l'ISS est un pas indispensable vers un avenir qui, pour l'humanité, s'envisagera nécessairement au-delà d'une planète aux ressources limitées. De fait, l'ISS permet de consolider l'expérience acquise par les Russes et par les Américains dans le domaine du vol habité depuis 50 ans, avant d'envisager des destinations plus lointaines, au-delà de l'orbite basse, lorsque cela sera financièrement, technologiquement et, surtout, politiquement envisageable. En effet, à la question : « pourquoi l'homme doit-il être présent dans l'espace ? » l'expérience montre que la réponse a toujours été d'abord politique : les programmes soviétiques et américains, dont la conquête de la Lune, furent une conséquence de la guerre froide. L'ISS a symbolisé pour sa part la coopération internationale post-guerre froide, et permis d'éviter la dissémination des compétences ex-soviétiques. La question de savoir si l'homme doit ou non demeurer dans l'espace aura sans doute à l'avenir aussi une réponse de nature géopolitique, tenant à la nécessité de développer la coopération internationale et la solidarité entre les peuples, en élargissant peut-être cette coopération aux puissances spatiales des pays émergents, dont la Chine.

Enfin, poursuivre la Station est logique du point de vue du retour sur investissement. La Navette a été maintenue suffisamment longtemps pour terminer l'assemblage des différents modules. Mais son abandon a diminué les capacités de ravitaillement tant en hommes qu'en matériel, en sorte que les possibilités qu'offre la Station pour la recherche sont sous-utilisées. La desserte humaine de la Station dépend actuellement uniquement du vaisseau russe Soyouz, ce qui constitue un facteur de vulnérabilité auquel les Américains tentent de remédier en développant une nouvelle capacité autonome de desserte de l'orbite basse. L'utilisation de la Station n'est pas optimale et il convient de ne pas aggraver cette situation pour la suite.

Dans ce contexte, vos rapporteurs estiment que l'Europe doit réaffirmer son soutien à la Station spatiale jusqu'en 2020, quand bien même ce soutien ne serait pas absolument nécessaire aux Américains, puisque l'Europe n'assume que 8 % du coût de la Station. Outre qu'il est souhaitable de valoriser l'investissement réalisé par le passé - l'assemblage de la Station étant terminé depuis peu - il n'est pas exagéré de considérer la participation à la Station comme un signe de la puissance spatiale et même, dans une certaine mesure, de la puissance politique de l'Europe.

La poursuite de la participation à la Station spatiale internationale ne doit toutefois évidemment pas être inconditionnelle. Il ne s'agit pas, pour l'Europe, de « signer un chèque » à la NASA. Il doit s'agir de développer, dans la droite ligne de ce qu'est l'ATV, un outil susceptible de valoriser les compétences scientifiques et industrielles européennes, c'est-à-dire un élément innovant pouvant donner lieu à des développements au-delà de sa contribution à la Station : par exemple, un module capable de ramener des débris spatiaux dans l'atmosphère.

Ce module serait, plus particulièrement, susceptible de participer à la désorbitation de l'ISS elle-même, puisqu'il faut d'ores et déjà envisager un démantèlement dont le coût pourrait dépasser 2 Mds$76(*). Ce démantèlement pose de multiples questions : quels sont les éléments susceptibles d'être ramenés préalablement sur Terre ? Pourra-t-on désorbiter l'ensemble de la Station (qui pèse 420 tonnes), ou faudra-t-il la démonter puis la faire rentrer dans l'atmosphère en plusieurs étapes ?

Orientations

- Continuer à participer à la Station spatiale internationale jusqu'en 2020, sous une forme technologiquement innovante

- Étudier les modalités et les coûts de démantèlement de l'ISS

b) L'avenir de la conquête spatiale 

Dans l'immédiat, l'avenir de la conquête spatiale sera d'abord robotique, si possible dans le cadre de coopérations internationales, selon un modèle illustré au cours de l'été dernier par l'atterrissage du véhicule Curiosity, dans le cadre du programme Mars Science Laboratory (MSL), qui comporte une forte participation française.

(1) Le vol habité : un avenir encore incertain

En avril 2010, le président des États-Unis Barack Obama a annoncé la restructuration du programme d'exploration voulu par son prédécesseur, qui visait le retour de l'Homme sur la Lune en 2020. Le rapport de la commission présidée par Norman Augustine, à l'origine de ce revirement, avait préconisé une redéfinition des objectifs du programme d'exploration spatiale, sur la base d'un principe : « les destinations découlent des objectifs » et non l'inverse. L'exploration habitée devrait suivre un « chemin flexible », en commençant par des destinations moins exigeantes que la Lune ou Mars, afin d'apprendre à vivre dans l'espace (orbite lunaire, points de Lagrange, astéroïdes, orbite martien...). La Lune pourrait éventuellement être un objectif intermédiaire, mais Mars est considérée in fine comme la destination la plus intéressante, à l'intérieur du système solaire, en raison de son histoire planétaire proche de celle de la Terre. La technologie actuelle ne permet pas toutefois d'envisager son exploration sans un investissement préalable substantiel. Pour les États-Unis, Mars doit donc être considéré comme l'objectif ultime, mais pas comme le prochain objectif.

En lieu et place du programme Constellation, le programme SLS (Space Launch system) consiste en un lanceur lourd, reprenant certains éléments de la navette spatiale, et en une capsule MPCV77(*)/Orion, développée par Lockheed Martin, spécifiquement conçue pour l'exploration lointaine. La NASA se concentre ainsi sur l'exploration lointaine, délégant les lancements habités en orbite basse à des compagnies commerciales. La seule coopération internationale proposée repose sur un dérivé de l'ATV, qui serait destiné à servir de module de service pour la capsule MPCV. Le premier vol habité SLS-Orion est prévu en 2021, avec probablement pour objectif un astéroïde.

La Chine est l'autre pays dont les ambitions sont affichées dans le domaine du vol habité. La Chine et la Russie sont d'ailleurs actuellement les deux seuls pays à procéder à de tels vols de façon autonome depuis l'arrêt de la Navette spatiale.

Depuis le premier vol d'un taïkonaute (2003), la Chine a réalisé 4 vols habités, y compris l'envoi récent d'une équipe de trois astronautes sur un module déjà en orbite (Tiangong 1), qui constitue l'embryon d'une future station spatiale chinoise (2012). Ce pays a affiché son ambition d'envoyer un taïkonaute sur la Lune. Toutefois, d'après Isabelle Sourbès-Verger, chercheur au CNRS, auditionnée par vos rapporteurs, les ambitions de la Chine dans le domaine du vol habité pourraient être surestimées par un traitement médiatique ne rendant pas compte de la réalité de ses compétences spatiales et de son engagement dans ce domaine. La Chine s'intéresserait en premier lieu à l'espace comme outil de développement économique. Ce sont les applications, la science et le développement d'un lanceur qui sont prioritaires dans le programme spatial officiel (Livre blanc) chinois. Plutôt que de refaire ce que les Américains ont déjà fait, la Chine pourrait être intéressée par des programmes en coopération, qui offriraient l'avantage de contribuer au développement des compétences chinoises, tout en impliquant une forme de reconnaissance pour ce pays, en tant que partenaire à part entière.

Quant à l'exploration habitée de Mars, qui pourrait justement faire l'objet d'une large coopération internationale, c'est un objectif jugé atteignable par les scientifiques, mais probablement seulement d'ici 2040-2050. Des ruptures technologiques sont nécessaires pour y parvenir, notamment dans le domaine de la propulsion (électrique), et concernant la vie dans l'espace.

Avec les technologies actuelles, le voyage pose des questions éthiques et psychologiques, étudiées par l'expérience Mars 500 de l'ESA, qui a consisté à isoler six candidats dans une chambre d'isolation pendant 520 jours. Une expédition habitée vers Mars consiste très concrètement à mettre des Hommes dans un module de taille relativement petite, pour un voyage de 8 mois aller / 3-4 mois sur place / 8 mois retour... avec des risques non négligeables d'échec.

Le coût est un obstacle supplémentaire et de taille, puisqu'envoyer des Hommes sur Mars coûterait 600 à 800 Mds€78(*), soit de l'ordre de dix fois le coût d'un très gros programme industriel. Un programme de vol habité vers Mars ne peut donc être envisagé qu'à long terme, dans le cadre d'une coopération internationale qui soulèvera certainement des difficultés de gouvernance. Il ne peut aussi être envisagé que dans un monde relativement prospère et avec un objectif géopolitique clairement identifié.

Toujours à titre de comparaison, le coût de la mission robotique ExoMars (jugée chère) est aujourd'hui estimé à 1,2 Md€. Le coût d'une mission de retour d'échantillons est estimé de 3 à 5,3 Mds€.

Pour des raisons de coût, et parce qu'elles paraissent pour le moment à même de répondre aux principales interrogations qui motivent l'exploration lointaine, les missions robotiques paraissent devoir être privilégiées, avec des objectifs concrets et atteignables, tel que le retour d'échantillons martiens par exemple.

(2) Les missions robotiques : priorité sur Mars

L'exploration ne doit pas être confondue avec le vol habité : des engins automatiques permettent de répondre à moindre coût aux besoins. Si certaines des personnes auditionnées par vos rapporteurs estiment que rien ne peut remplacer la présence d'astronautes, d'autres ont indiqué, au contraire, que les robots font aujourd'hui mieux que les hommes à bien des égards.

(a) A la recherche de traces de vie sur Mars

MSL (voir encadré ci-dessous) prend la suite d'une série de programmes d'exploration robotique de la planète Mars menés depuis les années 1990, incluant des rovers (Pathfinder, Spirit, Opportunity) et des orbiteurs (Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, l'Européen Mars Express, Mars Reconnaissance orbiter...). La Russie s'est pour sa part heurtée aux échecs de Mars 96 (en coopération internationale) et plus récemment (2011) de Phobos-Grunt (qui comportait une contribution chinoise).

Après MSL, le programme ExoMars, décidé en 2005, en coopération entre la NASA et l'ESA, devait aboutir à l'envoi de deux missions robotisées vers la planète rouge, en 2016 puis 2018. La réduction du budget de l'agence spatiale américaine ayant conduit à l'abandon de ce programme côté américain, les Européens ont choisi de le relancer en se tournant vers leur partenaire russe (Roskosmos). L'objectif d'ExoMars est l'étude de l'atmosphère et de la composition du sol martien, en vue d'obtenir de nouvelles réponses à la question de la vie sur Mars. Ce projet permet également d'avancer sur la voie du retour d'échantillon, qui pourrait intervenir au cours de la décennie 2020.

La NASA démarre par ailleurs un nouveau programme qui se veut « low cost » (425 M$), car réutilisant des technologies existantes, dédié à l'étude de l'évolution géologique de Mars, à horizon 2016 (InSight). Ce programme comportera aussi probablement une contribution française.

La mission MAVEN79(*) d'étude de l'atmosphère de la planète Mars, qui comporte une contribution française sous maîtrise d'ouvrage du CNES, est en revanche maintenue par la NASA. MAVEN doit servir à déterminer le rôle que la perte des composés volatiles, tels que le dioxyde de carbone, dioxyde d'azote et l'eau, de l'atmosphère de Mars dans l'espace a joué au cours du temps, afin de donner un aperçu de l'histoire de l'atmosphère et du climat de Mars, de l'eau liquide et de l'habitabilité de la planète.

POURQUOI MARS ?

L'exploration de la planète Mars et un objectif prioritaire car beaucoup d'indices laissent penser que la température et la pression atmosphérique de cette planète ont pu être compatibles avec la présence d'eau liquide et donc peut-être avec le développement de la vie.

C'est pour vérifier ces hypothèses que la NASA a lancé en 2011 la mission Mars Science Laboratory (MSL), qui a vu l'atterrissage du rover Curiosity sur Mars le 6 août 2012. MSL vise à déceler des constituants fossiles de la matière vivante : atomes de carbone, molécules organiques. Le rover Curiosity comporte des contributions instrumentales françaises sous maîtrise d'ouvrage du CNES : d'une part ChemCam (Chemistry camera), destiné à déterminer la composition chimique des roches situées autour du rover ; d'autre part, l'un des instruments (chromatographe en phase gazeuse) de l'ensemble instrumental SAM80(*).

(b) D'autres destinations

Plusieurs pays ont envoyé des sondes autour de la Lune (Inde, Chine, Japon) ou ont des projets d'atterrisseurs (Japon). L'ESA y a envoyé une sonde en 2004 (SMART-1) et étudie un projet d'atterrisseur lunaire, développé par Astrium, destiné à se poser en 2019 au pôle sud (encore inexploré) de notre satellite naturel.

Par ailleurs, l'ESA, forte de succès tels que celui de Huygens, module qui a atterri sur Titan en 2005, planifie ses futures missions d'exploration lointaine dans le cadre de son programme Cosmic Vision (2015-2025), qui entre dans le cadre des activités scientifiques dites « obligatoires », auxquelles les États participent en fonction de leur PNB.

Destinée à être lancée en 2015 (par Ariane 5), pour une arrivée à destination en 2022, la sonde Bepi-Colombo est dédiée à l'étude de la planète Mercure, la moins explorée du système solaire. Le coût de cette mission est estimé par l'ESA à plus d'un milliards d'euros. Elle est menée en coopération avec l'agence spatiale japonaise (JAXA).

Par ailleurs, le programme Cosmic Vision a conduit, à ce jour, à la sélection d'un projet d'orbiteur solaire (Solar orbiter), d'un programme d'étude de l'expansion de l'univers (Euclid) et d'une mission d'exploration de Jupiter et de ses satellites (Juice).

Les projets de missions d'exploration robotique au niveau mondial sont nombreux. Pour ce qui est de l'Europe, vos rapporteurs estiment qu'elles doivent remplir des objectifs d'innovation scientifique, à coûts maîtrisés, et se dérouler autant que possible dans le cadre de coopérations internationales. Il est important de maintenir la continuité des missions scientifiques dans le temps pour consolider l'avance de l'Europe dans ce domaine hautement symbolique de la politique spatiale.

Orientations

- Maintenir la continuité dans le temps des missions scientifiques de l'Europe pour consolider son avance dans ce domaine hautement symbolique de la politique spatiale

- Privilégier les missions robotiques remplissant des objectifs d'innovation scientifique, à coûts maîtrisés, autant que possible dans le cadre de coopérations internationales


* 59 Résolution 62/217 du 22 décembre 2007 de l'Assemblée générale des Nations Unies (coopération internationale sur l'usage pacifique de l'espace).

* 60 IADC Space Debris Mitigation Guidelines (septembre 2007)

* 61 Arrêté du 31 mars 2011 relatif à la réglementation technique en application du décret n° 2009-643 du 9 juin 2009 relatif aux autorisations délivrées en application de la loi n° 2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales.

* 62 Eumetsat Polar System - Second generation

* 63 Soil Moisture and Ocean Salinity - Humidité des sols et salinité des océans : mission ESA (2009)

* 64 Mission d'étude de la couverture glaciaire de l'ESA (2010)

* 65 Surface Water and Ocean Topography : mission CNES-NASA pour l'étude des surfaces d'eau océaniques et continentales

* 66 Mission ESA de mesure de la vitesse du vent (2013)

* 67 Mission ESA d'étude du champ de gravité terrestre (2009)

* 68 Mission ESA d'étude du champ magnétique terrestre (2013)

* 69 National oceanic and atmospheric administration (agence américaine dédiée à l'étude des océans et de l'atmosphère)

* 70 Earth resources satellite

* 71 Nombre de missions opérationnelles (2000-2011) ou planifiée (2012-2020) de la NASA et de la NOAA, dans le domaine de l'observation de la Terre (en fonction de leurs durées de vie telles qu'estimées par la NASA).

* 72 Journal of geophysical Research vol 117 (2012)

* 73 Emergency management service

* 74 International Space station

* 75 International Space Station Benefits for Humanity (2012). Voir également sur le site internet de la NASA : http://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/benefits/index.html

* 76 D'après le rapport précité de la Commission présidée par Norman Augustine

* 77 Multi-purpose crew vehicle

* 78 Voir le rapport de la mission présidée par M. Emmanuel Sartorius, «Une ambition spatiale pour l'Europe» (Centre d'analyse stratégique, 2011)

* 79 Mars Atmosphere and volatile evolution mission

* 80 Sample Analysis at Mars (ensemble d'instruments pour l'analyse in situ du sol et du sous-sol de Mars).