Comprendre les nano-satellites en huit points questions

Par René Serres (*)

1-Les nano satellites qui sont apparus depuis 20 ans, ont attiré l’attention des scientifiques du fait de leur faible coût par rapport aux missions spatiales habituelles lancés par les grands pays puissants. L’avènement de ces nanosatellites, qui sont lancés à une hauteur entre 400 km et 500 km au-dessus de la surface de la Terre, a été rendu possible grâce à la miniaturisation des systèmes embarqués. La plupart des nanosatellites universitaires sont conformes à la norme “Cubesat”, qui préconise une structure modulaire pouvant avoir une masse de 1 à 10 kg. Alors qu’un gros satellite sa masse peut être autour de 5 tonnes.

2-Un nanosatellite, est un petit satellite d’un poids de 1 à 10kg. Les nanosatellites développés par les centres spatiaux universitaires (CSU) sont de type CubeSat, ils ont la forme d’un petit cube. Un CubeSat embarque une expérience scientifique, appelée « charge utile ». Tout le reste du satellite qui lui permet de fonctionner est appelé « la plateforme ». Les premiers projets de nano satellites universitaires ont été menés sur les campus des grandes universités américaines Stanford et Polytech California. La norme CubeSat a été conçue par les professeurs Jordi Puig-Suari et Bob Twiggs de la California Polytechnic State University (CalPoly) et de l’Université de Stanford. Les CubeSat sont apparus depuis 1999 à l’université de Californie. Un CubeSat est un Satellites de moins de 1,33 kg et de 10×10×10 cm.

3-La plupart de ces nanosatellites sont lancés à une hauteur entre 400 km et 500 km au-dessus de la surface de la Terre.

4-Le défi de la miniaturisation spatiale

La miniaturisation des engins spatiaux et la réduction de leur masse facilitent l’accès au spatial à un coût réduit. C’est donc en fonction de leur masse que les petits satellites seront classifiés :

• Femtosatellite : masse < 100 g

• Picosatellite : masse < 1 kg

• Nanosatellite : masse < 1–50 kg

• Microsatellite : masse < 100–150 kg (NASA < 100 kg)

• Minisatellite: masse < 500 kg (NASA smallsatellite < 180 kg)

© Source: NASA, National Centre for Space Studies (CNES), Universitat Politècnica de Catalunya, KTH Royal Institute of Technology, École polytechnique fédérale de Lausanne, MIT [34 (https://www.mdpi.com/2072-4292/12/16/2546/htm#B34-remotesensing-12-02546)].

5-Les fusées se sont conçus aujourd’hui pour lancer des dizaines de petits satellites.  SpaceX bat le record du plus grand nombre de satellites lancés en une mission. Une fusée Falcon 9 de la société d’Elon Musk a décollé dimanche 24 janvier avec 143 satellites à son bord, rapporte la chaîne américaine CNN. Avant en 2017, l’Inde avait envoyé 104 satellites en orbite avec une seule fusée.

6- Elon Musk est loin d’être le seul à s’intéresser à ce type de satellites. On peut citer d’autres acteurs privés, à l’image d’Amazon. L’entreprise de Jeff Bezos prévoit de lancer une constellation de plus de 3 200 satellites en basse orbite, afin de proposer des services de haut débit à ses clients, aux entreprises et même aux gouvernements. De nouveaux acteurs comme SpaceX ou OneWeb profitent de la réduction des coûts de lancement pour se lancer dans la fourniture de l’internet par des satellites ou plus précisément des CubeSat.

7-En 2018, l’École nationale supérieure d’informatique et d’analyse des systèmes (ENSIAS) au Maroc a lancé en partenariat avec la fondation britannique «KSF Space» et l’université nationale autonome du Mexique, son premier microsatellite. Sous forme CubeSat, ce dispositif, a visé l’étude de la couche d’ozone. Il a été lancé le 28 février 2018 à partir du Mexique. Ce microsatellite a été développé à l’ENSIAS de Rabat par des étudiants du Master «Internet des objets», avec l’encadrement de la startup «Heliantha Robotics».

8-Les fréquences : Pour les communications avec les cubesats, les universités utilisent parfois les fréquences attribuées au service d’amateur par satellite (cf. articles 1.56 et 1.57 et 25 du Règlement des Radiocommunications de l’UIT). Il s’agit par exemple :

des fréquences 144-146 MHz, attribuées à titre primaire dans les trois Régions de l’Union Internationale des Télécommunications ( UIT ) ;

des fréquences 435-438 MHz attribuées en Région 2 et 3 à titre secondaire. Toutefois, ce service d’amateur par satellite ne doit pas être utilisé par les opérateurs commerciaux du new space. Ces opérateurs sont tenus d’utiliser les bandes de fréquences du service d’exploitation spatiale pour les télécommandes et télémesures des satellites, ainsi que d’autres services de radiocommunications pour la transmission des données entre le satellite et la Terre.

La Conférence mondiale des radiocommunications 2019 ( CMR -19) a orienté l’utilisation des télécommandes et télémesures pour les petits satellites vers les bandes 137-138 MHz (émissions depuis les satellites) et 148-149,9 MHz (réception des satellites).

(*) : René Serres : consultant télécom et TIC.