Category: Analyses

Sous forme de propositions pour la stratégie française, nous exprimons nos espoirs et ambitions pour le futur du spatial

Posted on

Prévenir et réguler notre empreinte cosmique 

L’Homme a fait ses premiers pas sur la Lune il y a déjà plus de 50 ans. Aujourd’hui, les challenges technologiques sont nombreux et les nouveaux projets et expériences scientifiques dans le deep space éclosent, tandis que l’accès à l’espace est de plus en plus simple, que ce soit dans le public ou dans le privé. Avec plus de 5000 satellites actifs lancés dans l’espace jusqu’à fin 2021 et plus de 10 tonnes de matériaux terrestres sur la surface de Mars, une question se pose: Que laissons-nous comme traces de notre passage dans le système solaire et au-delà et comment ne pas créer de malentendus dans les siècles à venir ? 

Notre empreinte cosmique, comment la réguler ?

Amener l’Homme sur d’autres planètes apporte des problématiques de contamination mais aussi de management de déchets ou de systèmes ayant terminé leur mission. Notre “empreinte cosmique” doit être régulée afin d’anticiper de potentiels problèmes futurs.

  • Un registre procédural mis à jour régulièrement pourrait être implémenté afin de garder une trace des comportements humains atteignant le deep space et une définition stricte des niveaux de stérilisation pourrait être prise en compte pour chaque objet quittant notre planète. 
  • Par ailleurs, aucune loi concernant la colonisation contrôlée d’autres astres n’a été promulguée pour le moment, qu’elle soit humaine ou robotique. Il serait pertinent de travailler sur une proposition de loi française et européenne pour encadrer la colonisation des astres par des institutions publiques ou privées sur des aspects de préservation de l’environnement, d’exploitation et de juridiction sur place.

L’exploration humaine d’autres planètes peut paraître lointaine mais une réflexion sur les aspects mentionnés ci-dessus serait en mesure d’anticiper les potentiels chassé-croisés et d’impliquer les instances gouvernementales compétentes.

Sources

  • Dan, R. “Quand Le Capitalisme Se Rêve Un Destin Cosmique.” Lvsl.fr – Tout Reconstruire, Tout Réinventer, 8 Jan. 2022, lvsl.fr/quand-le-capitalisme-se-re%CC%82ve-un-destincosmique/#:~:text=En%202020%2C%201%20283%20satellites
  • “Liste Des Objets Artificiels Sur Mars.” Wikipedia, 29 Apr. 2023, fr.wikipedia.org/wiki/Liste_des_objets_artificiels_sur_Mars#:~:text=2%20Liste
  • “Large scales ?” SpaceEthics.org, www.spaceethics.org/
Posted on

Obtenir un accès autonome aux vols habités 

Lisa Wong, Juin 2023

Assurer un accès autonome aux vols habités

Les feuilles de route de l’exploration spatiale tracent des chemins très similaires dans la plupart des grandes agences spatiales nationales. Ils prennent leur envol depuis l’orbite terrestre basse (LEO) jusqu’à Mars, en passant par notre astre le plus proche : la Lune. La maîtrise des technologies en orbite basse est capitale car elle permet à une puissance spatiale de pouvoir prétendre à organiser les prochaines étapes. 

L’accès de l’Homme à l’espace serait favorable à l’économie nationale. Dans un premier temps, cela créerait des emplois à forte valeur ajoutée. De plus, une économie spatiale mondiale autour de l’exploration humaine est en train de se mettre en place avec notamment des nouveaux services à fort intérêts financiers et logistiques. Par ailleurs, il s’agit dans un même temps de créer de l’engouement chez les jeunes générations et de perpétuer cette économie sur le long-terme.

Alors quels sont les ingrédients essentiels pour un vol habité autonome en LEO ? Un lanceur, une capsule habitée, certainement une station spatiale pour étudier les comportements humains sur du long-terme et la capacité de ravitaillement. Malheureusement, la recette est incomplète pour l’Europe, malgré quelques éléments français.

Le rapport du High Level Advisory Group, comprenant les réflexions stratégiques des acteurs industriels, des gouvernements, des universités et de la société civile, souligne ce retard et invite vivement à concentrer les ressources sur la création d’une autonomie européenne durant la prochaine décennie. 

Concrètement, quelles sont les problématiques actuelles concernant ce sujet ?

Concrètement, quelles sont les problématiques actuelles concernant ce sujet ? Contrairement aux deux plus grandes puissances spatiales, la France a peu d’héritage et de projet concret en cours sur les systèmes de vols habités comme les capsules, permettant l’accès habité à l’espace, ou les stations spatiales contribuant aux études scientifiques nécessaires au progrès technologique du vol spatial habité. L’Europe, via son programme Terrae Novae, commence doucement à se mettre en route pour participer aux projets internationaux, mais met à nouveau de côté l’aspect d’autonomie. 

En manque de budget et de stratégie disruptive, les projets ambitieux dans le cadre de cet accès doivent être supportés technologiquement, juridiquement et financièrement par les instances publiques avec un poids politique fort. Pourtant, la France et l’Europe ont des acquis non négligeables tels que l’ATV, véhicule de type cargo ou encore les contributions fortes dans les programmes de l’ISS avec Colombus, et d’Artemis avec le module de service d’Orion.

Recommandations

Allouer un budget plus conséquent à l’exploration spatiale humaine afin de créer un engouement pour développer ces technologies, définir une zone d’action française dans la roadmap européenne et de supporter les projets déjà en cours tels que le véhicule Susie d’ArianeGroup, le airbus Loop ou encore la capsule Nyx de The Exploration Company. Pour comparaison, les Etats-Unis allouent 50% du budget spatial civil dans les vols habités contre 10 à 15% pour l’Europe. 

Une stratégie de communication sur les besoins urgents à développer, à destination des industriels et des start-up, doit être intégrée à la stratégie française sur l’exploration spatiale. En mai 2023, l’ESA a lancé une invitation à proposer des services de transport type cargo, destinée aux entreprises spatiales européennes. La France doit pousser son industrie spatiale à s’investir dans ces projets.

Sources

Posted on

Créer des laboratoires pour les ressources spatiales

Thomas Delhon, Juin 2023

L’exploitation des ressources spatiales 

Notre ère marque une transition majeure dans l’exploration spatiale. L’émergence du Newspace, caractérisée par une multitude d’acteurs privés innovants, a ouvert de nouvelles perspectives pour l’exploitation des ressources spatiales. Ces ressources comprennent de l’eau, des métaux, de l’oxygène et d’autres matières premières présentes sur la Lune, les astéroïdes et autres corps célestes. Les avantages potentiels de l’exploitation de ces ressources sont nombreux, allant du ravitaillement en orbite pour les missions spatiales à l’alimentation des industries terrestres en éléments rares.

Cependant, pour que ces possibilités profitent pleinement à la France, il est impératif de renforcer les capacités de recherche, de développement et d’innovation dans ce domaine. C’est dans ce cadre que nous recommandons l’établissement d’un centre national d’études sur les ressources spatiales, qui pourrait permettre à la France d’être un leader du domaine.

Objectifs et fonctionnement 

Ce centre national d’études sur les ressources spatiales pourrait être un organisme multidisciplinaire rassemblant des experts de divers domaines tels que la géologie, la physique, la chimie, l’astrophysique, et l’ingénierie spatiale. Ses principaux objectifs seraient les suivants :

  • Recherche et développement : Le laboratoire mènerait des études approfondies sur les caractéristiques des ressources spatiales, leur abondance, leur distribution géographique et leurs applications potentielles. Les chercheurs développeraient de nouvelles technologies et méthodes pour l’exploration, l’extraction et l’utilisation efficaces de ces ressources.
  •  Innovation technologique : Le laboratoire favoriserait la collaboration entre les acteurs industriels, les universités et les centres de recherche afin de stimuler l’innovation et de développer de nouvelles technologies adaptées à l’exploitation des ressources spatiales. Des partenariats public-privé seraient encouragés pour accélérer la mise sur le marché de ces innovations.
  • Formation et sensibilisation : Le laboratoire jouerait un rôle central dans la formation des futurs experts du secteur des ressources spatiales. Des programmes éducatifs seraient développés en collaboration avec les universités et les établissements d’enseignement supérieur afin de former une nouvelle génération de scientifiques et d’ingénieurs spécialisés dans ce domaine émergent.
  • Coordination et soutien : Le laboratoire servirait de plateforme centrale pour la coordination des activités liées aux ressources spatiales au sein de l’écosystème Newspace français. Il faciliterait les échanges de connaissances, la collaboration entre les différentes parties prenantes et le soutien aux startups et aux entreprises dans la mise en œuvre de leurs projets.

La création d’un centre national d’études sur les ressources spatiales renforcerait considérablement la position de la France en tant qu’un des leaders mondiaux dans le domaine de l’exploitation des ressources spatiales. En investissant dans la recherche et le développement de technologies innovantes, la France serait en mesure de capitaliser sur les opportunités économiques et scientifiques offertes par l’exploitation des ressources extraterrestres. En travaillant de concert (startups, groupes industriels, partenaires publics…), nous pourrions ouvrir de nouvelles frontières et transformer l’industrie spatiale française en un moteur d’innovation et de croissance durable.

Posted on

Soutien européen pour maîtriser le refueling

Thomas Delhon, Juin 2023

L’avenir de l’exploration spatiale Européen : le refueling

L’avenir de l’exploration spatiale dans notre système solaire dépend de notre capacité à maîtriser le ravitaillement (plus connu sous l’anglicisme “refueling”) d’ergols en orbite, une technologie qui pourrait transformer l’écosystème spatial dans son ensemble. C’est pourquoi nous recommandons que l’Europe accélère son soutien à ces technologies pour rester compétitive sur la scène mondiale.

Pourquoi le ravitaillement en orbite est-il si important ? 

Il allonge la durée de vie d’un satellite, ce qui permet d’offrir ses services plus longtemps. Dans leur vie, les avions sont ravitaillés en moyenne 40 000 fois, les voitures 750 fois, tandis que les satellites ne sont jamais ravitaillés jusqu’à présent : la valeur ajoutée du ravitaillement en orbite est donc considérable sur le plan économique, en plus de contribuer significativement à un espace davantage durable qu’aujourd’hui. En effet, selon certaines estimations, plus de 1000 tonnes de fluides pourraient être ravitaillées chaque année d’ici 2040.

Le ravitaillement en orbite peut prendre plusieurs formes. Le ravitaillement de fluides classiques implique le remplissage des réservoirs de véhicules spatiaux avec des gaz qui n’ont pas de grandes contraintes thermiques. Par exemple, de nombreux satellites utilisent de l’hydrazine pour effectuer des manœuvres orbitales. Cependant, la propulsion électrique remplace progressivement la propulsion à hydrazine, et le xénon devrait être la molécule la plus utilisée pour le ravitaillement en orbite terrestre.

Le ravitaillement cryogénique, en revanche, concerne le ravitaillement en oxygène, hydrogène, ou encore méthane liquide, qui nécessitent tous des températures très basses. Ces fluides sont largement utilisés dans les lanceurs, dont le ravitaillement sera nécessaire pour atterrir et décoller de la Lune, et peut-être même de Mars et au-delà à l’avenir.

Les défis du ravitallement en orbite

Cependant, le ravitaillement en orbite présente plusieurs défis. 

  • Les véhicules spatiaux doivent s’aligner de manière précise et stable pour permettre le transfert efficace des gaz. 
  • Le transfert de carburant présente des risques pour la sécurité des astronautes et des vaisseaux spatiaux, et les technologies doivent être mises au point pour minimiser ces risques. 
  • De plus, le développement de ces technologies est souvent trop coûteux pour être porté par un unique acteur, et les connaissances sont encore trop rares sur le sujet.

La NASA a pris conscience de l’importance du ravitaillement en orbite et a récemment attribué plus de 370 millions de dollars à des entreprises pour développer des technologies relatives à la gestion des fluides cryogéniques. Cela témoigne d’un changement de paradigme dans l’exploration spatiale, car le ravitaillement en orbite permettrait une plus grande réutilisabilité des fusées et l’utilisation de “remorqueurs” entre la Terre et la Lune.

Il est donc impératif que l’Europe suive le mouvement pour ne pas se laisser distancer, en soutenant le développement de ces technologies, non seulement pour répondre aux besoins d’exploration spatiale, mais aussi pour rester compétitif sur la scène spatiale mondiale. Soutenir le ravitaillement en orbite pourrait accroître la compétitivité européenne et permettre de jouer un rôle plus important dans l’exploration spatiale.

Il est temps pour l’Europe de faire un pas en avant et de soutenir pleinement le développement du ravitaillement en orbite. C’est une étape cruciale vers une nouvelle ère d’exploration spatiale, et l’Europe ne doit pas rester à la traîne et se doit de se donner les moyens pour maîtriser technologie d’avenir.

Posted on

Se doter de satellites de communication quantique

Combler le fossé de la communication quantique : surmonter les difficultés de mise en œuvre pour un déploiement dans le monde réel

La communication quantique a fait l’objet d’une attention considérable en raison de son potentiel à révolutionner l’échange d’informations sécurisées. Bien que les progrès théoriques des protocoles de communication quantique aient été remarquables, la transition de ces concepts vers des moyens de communication pratiques et évolutifs présente des défis importants. Dans cet article, nous examinons les principaux problèmes liés à la mise en œuvre des technologies de communication quantique et explorons des solutions potentielles pour combler le fossé entre la théorie et le déploiement dans le monde réel.

Mise en œuvre pratique des systèmes de communication quantique

L’un des principaux obstacles à la communication quantique réside dans la mise en œuvre pratique de systèmes de communication quantique capables de fonctionner de manière fiable et efficace dans des conditions réelles. Traduire les cadres théoriques en technologies fonctionnelles implique de relever plusieurs défis majeurs.

Défis liés à la mise en œuvre de la communication quantique 

  • 1 – Fragilité des états quantiques : Les systèmes quantiques sont très sensibles aux bruits ambiants, ce qui rend difficile la préservation des états quantiques délicats nécessaires à une communication fiable. Des facteurs tels que les fluctuations de température, les interférences électromagnétiques et les vibrations mécaniques peuvent perturber la cohérence quantique, entraînant des erreurs et une réduction de la fidélité de la communication.
  • 2 – Intégration des composants quantiques : Le développement de systèmes de communication quantique intégrés et évolutifs implique de surmonter des obstacles technologiques. L’intégration efficace de divers composants, tels que les émetteurs quantiques, les mémoires quantiques, les détecteurs et les interfaces, pose d’importants défis techniques.
  • 3 – Gestion des canaux quantiques : L’établissement et le maintien de canaux de communication quantique à longue distance est une tâche complexe. L’atténuation des pertes et la préservation de la cohérence quantique sur de longues distances nécessitent des techniques et des infrastructures sophistiquées. Des facteurs tels que l’atténuation du signal, le rapport signal/bruit et l’impact de la décohérence quantique doivent être soigneusement gérés.
  • 4 – Correction quantique des erreurs : Les systèmes de communication quantique doivent intégrer des mécanismes de correction d’erreur pour atténuer les effets du bruit et de la décohérence. La mise en œuvre de codes et de protocoles de correction d’erreurs robustes, capables de détecter et de corriger efficacement les erreurs sans compromettre les avantages de la communication quantique en termes de sécurité, reste un défi de recherche permanent.

Nos recommandations

Cryptographie résistante aux quanta 

Si le perfectionnement des systèmes de communication quantique est une tâche complexe, il est tout aussi crucial d’explorer des solutions alternatives capables de résister à d’éventuelles attaques quantiques. Les algorithmes et protocoles cryptographiques résistants au quantum, tels que la cryptographie basée sur les treillis ou la cryptographie post-quantique, peuvent assurer une communication sécurisée dans un contexte classique jusqu’à ce que les technologies quantiques arrivent à maturité. L’investissement dans la recherche et les efforts de normalisation pour la cryptographie résistante au quantum peut garantir la sécurité à long terme des réseaux de communication classiques.

La combinaison des technologies de communication classiques et quantiques peut fournir des solutions pratiques et évolutives. Les approches hybrides exploitent les avantages de la communication quantique pour la distribution sécurisée des clés ou l’authentification, tout en utilisant les canaux classiques pour une transmission robuste des informations. En intégrant les capacités de communication quantique dans l’infrastructure classique existante, telle que les réseaux de fibres optiques, les approches hybrides offrent un tremplin vers des réseaux de communication quantique pleinement réalisés.

Les progrès continus en ingénierie et en science des matériaux peuvent contribuer au développement de dispositifs de communication quantique plus fiables et plus efficaces. Les efforts de recherche visant à améliorer la stabilité des émetteurs quantiques, à accroître les performances des mémoires quantiques et à mettre au point des détecteurs quantiques de haute qualité peuvent permettre de relever les défis technologiques liés à la mise en œuvre des systèmes de communication quantique. En outre, la miniaturisation et l’intégration des composants quantiques, tels que les sources de photons sur puce et les mémoires quantiques, peuvent conduire à des dispositifs de communication quantique pratiques et compacts.

Autrement, la mise en place d’une infrastructure de réseau quantique robuste et étendue est vitale pour le déploiement pratique de la communication quantique. Les investissements dans les répéteurs quantiques, les routeurs quantiques et les technologies de distribution de l’intrication quantique peuvent permettre la mise en place de réseaux de communication quantique à longue distance et à nœuds multiples. La recherche et le développement d’architectures de répéteurs quantiques efficaces, capables d’atténuer les effets de la perte de signal et de la décohérence, sont essentiels pour étendre la portée de la communication quantique sur des distances globales.

Surmonter les difficultés de la communication quantique nécessite une approche holistique. En explorant des solutions cryptographiques alternatives, en utilisant des approches hybrides, en investissant dans l’infrastructure des réseaux quantiques et en favorisant la collaboration et la normalisation, nous pouvons déployer la communication quantique à grande échelle, assurant un échange sûr et efficace d’informations. Cela ouvrira une nouvelle ère de communication fiable et sécurisée.

Sources 

  • Caltech’s Faculty. “What Is Entanglement and Why Is It Important?” Caltech Science Exchange, scienceexchange.caltech.edu/topics/quantum-science-explained/entanglement.
  • Gillis, Alexander S. “What Is Quantum Key Distribution (QKD) and How Does It Work?” SearchSecurity, 2022, www.techtarget.com/searchsecurity/definition/quantum-key-distribution-QKD.
  • Wikipedia Contributors. “Quantum Computing.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 27 Mar. 2019, en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing.
  • Ekert, A. K. (1991). Quantum cryptography based on Bell’s theorem. Physical Review Letters, 67(6), 661-663.
  • Lo, H. K., & Curty, M. (2012). Quantum key distribution. Nature Photonics, 8(8), 595-604.
Posted on

Encourager l’approche Security by design

Bastien Coudray et Elisa Deschamps, Juin 2023

Security by design

Avec la nouvelle industrie spatiale, les mentalités changent. La conception et le développement des équipements spatiaux évoluent. Certaines entreprises du Newspace spécialisées n’hésitent pas à construire leur système à partir de zéro pendant que d’autres réutilisent la logique des solutions terrestres en l’améliorant pour l’espace. Il est parfois difficile de mettre à jour un logiciel, de refaire le développement d’application ou de revoir la conception du système afin de l’adapter en termes de sécurité.

Aujourd’hui, la tendance est beaucoup plus ouverte et plus moderne sur les sujets de la cybersécurité dans le spatial. La nouvelle économie émergente en provenance du Newspace apporte une approche sur l’adoption d’une sécurité dès la conception. L’idée est que la sécurité doit être prise en compte dès le départ. Ainsi, en étudiant les risques et les vulnérabilités dès le début du projet, ça permet de faire un plan d’évaluation des risques qui pourra être mise à jour à chaque fois qu’il y a une modification ou un changement dans la conception. Ce processus va permettre d’avoir un regard sur les conséquences du point de vue de la sécurité.

Nos recommandations

Dans l’industrie, il n’y a pas de solution miracle pour protéger les systèmes contre les cyberattaques qui exploitent les vulnérabilités. Beaucoup d’attaques dans le secteur spatial sont généralement dues à des mesures de sécurité qui ne sont pas mises en place et pas assez prises en compte à certains niveaux. Pour nous, l’approche de la sécurité dès la conception définit une assurance sur la sécurité durant toute la durée de vie du projet en comprenant les mesures de sécurité, la construction et la sécurisation des données. En suivant ces principes, le spatial peut s’assurer des bases solides et se projeter vers un avenir plus résilient. C’est pourquoi l’industrie du spatial doit faire les bons choix avant d’envoyer les équipements et aussi de prendre en compte les différentes étapes de cette approche. Voici quelques points importants à retenir :

  • Réalisation du plan de conception et d’évaluation de risque avec l’identification des actifs, la mise en place d’une analyse approfondie et un processus type de risque
  • Il est important de penser aux normes, aux certifications et au cadre européen.
  • On ne peut pas assurer la sécurité si on ne sait pas pourquoi on la met. Il faut absolument connaître les risques, les phases de développement ainsi que les phases d’exploitation liées aux clients.
  • On peut parler du Zero Trust, de défense en profondeur, de cyber range, de TTPs
  • Beaucoup d’attaques dans le secteur spatial sont généralement dues à des mesures de sécurité qui ne sont pas mises en place et pas assez prises en compte à certains niveaux.
  • Les audits de sécurité de code ou d’intrusion sont vitaux pour s’assurer de l’implémentation et du bon fonctionnement des mesures de sécurité.
  • La veille technologique du produit permet de garder le cap sur le cycle de vie du produit.