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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

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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.

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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.

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Multiplier les Partenariats Public-Privé pour la cybersécurité spatiale

Anaïs Shay-Lynn VYDELINGUM, Juin 2023

Qu’est-ce que la cybersécurité spatiale ? 

Les systèmes spatiaux sont composés d’infrastructures qui existent dans l’espace suborbital ou extra-atmosphérique, des systèmes de contrôle au sol, y compris les installations de lancement. En Europe, la cybersécurité des systèmes spatiaux est définie dans les politiques et actes juridiques de l’Union européenne (cf. Tableau ci-dessous). Il n’y a pas de cadre législatif dédié à la cybersécurité des systèmes spatiaux commerciaux ou traitant des obligations des personnes morales concernant la cybersécurité spatiale. Après l’affaire KA-SAT en 2022, la reconnaissance par la directive NIS2 du caractère critique des infrastructures spatiales marque un tournant pour la cybersécurité spatiale. 

Législation européenne en matière de cybersécurité spatiale, par Anaïs Vydelingum

Un besoin accru en protection des systèmes spatiaux

Le domaine spatial est en pleine croissance eu égard au phénomène New Space sur lequel les institutions, notamment européennes, s’appuient pour élaborer les politiques spatiales. Le domaine cyber étant un terrain de conflictualité de plus en plus prééminent, il concerne également l’activité spatiale qui se fonde sur des infrastructures sécurisées et stratégiques, mais également sur des outils numériques. En France, voire en Europe, le premier constat est qu’il y a une lacune dans les solutions proposées en matière de cybersécurité spatiale.

Les besoins et la dépendance à l’égard des données spatiales et des services et capacités satellitaires augmentent de manière exponentielle, ce qui attire l’attention des adversaires. Par exemple, dans le domaine de l’agrobusiness les satellites climatiques et météorologiques sont indispensables et constituent donc un point de vulnérabilité. Chaque étape du cycle de vie d’un satellite, de la conception et du développement à la fin de vie ou au déclassement, implique des services de technologie de l’information (TI), ce qui fait de la cybersécurité un élément crucial de l’écosystème spatial. Les complexités et les vulnérabilités à chaque étape du cycle de vie d’un satellite ou d’un engin spatial doivent être prises en compte pour maintenir la sécurité.

Lors du CYSAT 2023, le général ukrainien Oleksandr Potii est intervenu sur la sécurité du segment sol en Ukraine. Il a fait état du manque de moyens de l’armée ukrainienne pour protéger les infrastructures spatiales, face aux manœuvres russes qui visent à déstabiliser les infrastructures Starlink. Le CYSAT a été une occasion pour le général de s’adresser aux acteurs privés présents pour faire un appel d’offres, afin de pallier les manques de l’armée (cybersécurité pour les infrastructures spatiales, les terminaux utilisateurs, sécurité au travers de la cryptographie post-quantique…).

Du point de vue sécuritaire, la prise de conscience des risques et menaces cyber est manifeste au regard des activités spatiales commerciales et gouvernementales, à l’échelle européenne mais également internationale. C’est la raison pour laquelle la résilience fait partie des objectifs prioritaires dans l’innovation.

Le marché de la cybersécurité spatiale

Le secteur s’avère dynamique sous l’effet du phénomène New Space et se caractérise par l’apparition de TPE et PME spécialisées dans la cybersécurité aérospatiale. Sur le plan des contrats, les institutions sont particulièrement intéressées par les start-ups et souhaitent profiter des technologies disruptives qu’elles proposent dans le cadre de partenariats public-privé (PPP). Toutefois, les industriels tels que Thales et Airbus continuent également de travailler à des solutions disruptives. OVH Cloud au travers de son programme “Startup Program” offre aux start-ups des crédits cloud gratuits et un support technique dans le but d’optimiser l’utilisation de leur cloud sécurisé et plus largement de soutenir le développement des start-ups. Enfin, les Etats-Unis promeuvent le partage d’informations pour faire face aux risques et menaces cyber dans le domaine spatial, au travers de SpaceISAC (Space Information Sharing and Analysis Center). Cette volonté est partagée par la Commission européenne qui va mettre en place un EU Space ISAC en 2023. 

L’arrivée de nouveaux entrants et la hausse des opportunités dans le domaine contribuent à faire de la cybersécurité spatiale un secteur stratégique très compétitif sur lequel il faut savoir se distinguer en proposant des solutions plus innovantes ou plus abouties. Toutefois, le marché reste fragmenté, ce qui peut constituer un avantage pour les acteurs les plus expérimentés. 

Défis

Le temps constitue un défi, puisque plusieurs puissances spatiales se sont déjà emparées du sujet et disposent de moyens conséquents. Eviter le déclassement stratégique est impératif et la sécurisation des capacités spatiales apparaît évidente au regard des ambitions spatiales françaises, des orientations politiques européennes et de la dépendance des activités civiles et militaires aux systèmes spatiaux. 

Recommandations

(1) Dans un contexte où l’industrie spatiale évolue vers un environnement hostile dans lequel les attaques cyber sont de plus en plus nombreuses, il faut créer une synergie entre les acteurs publics et privés pour protéger et défendre les systèmes spatiaux, au travers notamment de PPP. Pour le privé, faire affaire avec les institutions permettrait de rendre son activité stratégique, de garantir une activité le temps du contrat et d’entretenir un savoir-faire. Pour le public, un partenaire privé permet d’élargir le champ d’action, déléguer et ne pas se limiter au budget de l’administration.

(2) Investir dans la cybersécurité spatiale, c’est investir dans la sécurisation d’un secteur d’avenir. Or, ce secteur toujours en voie d’expansion nécessite plus d’investissements au regard de l’augmentation des besoins et des enjeux stratégiques liés à la sécurisation des données. L’espace étant dual, il serait opportun d’intégrer des équipes compétentes en cybersécurité spatiale à plusieurs domaines (militaire, civil, privé…). De plus, une rationalisation des moyens permettrait de créer une expertise française, au travers notamment de l’inclusion de la cybersécurité spatiale dans les prérogatives de l’ANSSI, ou de la création d’un EPIC dédié en incluant le CNES, ou encore de la création d’une plateforme de partage d’information.

(3) Aboutir à une stratégie nationale de cybersécurité spatiale d’ici 2025 à l’issue d’un groupe de travail produisant des écrits synthétiques en 1 an maximum. 

Sources

  • Falco, Gregory. (2018). Cybersecurity Principles for Space Systems. Journal of Aerospace Information Systems. 16. 1-10. 10.2514/1.I010693.
  • OIRIER, Clémence. The War in Ukraine from a Space Cybersecurity Perspective. ESPI Short Report. [S. l.] : European Space Policy Institute (ESPI), [S. d.].
  • Untersinger, Martin . “Guerre En Ukraine : La Russie Accusée d’Être Derrière La Cyberattaque Ayant Visé Le Réseau Du Satellite KA-SAT.” Le Monde.fr, 10 May 2022, www.lemonde.fr/pixels/article/2022/05/10/guerre-en-ukraine-la-russie-accusee-d-etre-derriere-la-cyberattaque-ayant-vise-le-reseau-du-satellite-ka-sat_6125513_4408996.html. 
  •  “Startup Program.” Startup.ovhcloud.com, startup.ovhcloud.com/en/ 
  • “EU Space Strategy for Security and Defence.” Defence-Industry-Space.ec.europa.eu, defence-industry-space.ec.europa.eu/eu-space-strategy-security-and-defence_en.

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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.
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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.
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Un Information Sharing and Analysis Center Européen

Clara BOURDON, Elisa BROCHARD, Ny Antsa RABEZANAHARY, Juin 2023

ISAC, Information Sharing and Analysis Center

Nous sommes aujourd’hui confrontés à une situation où les acteurs spatiaux européens ne disposent pas d’une souveraineté et d’une autonomie stratégique pleine et entière en matière de cybersécurité dans le cadre de leurs activités. En effet, les principales plateformes d’échange, de partage d’information et d’analyse en matière de risque cyber pour le domaine spatial ne profitent pas aux acteurs de l’industrie spatiale européenne et échappent au champ d’influence légal et politique des institutions européennes.

Les Information Sharing and Analysis Center (ISAC Space), qui rassemblent des acteurs influents de l’industrie spatiale, tels que les agences gouvernementales, les entreprises, les organisations de recherches et les universités, sont en effet tous hébergés sur le territoire des États-Unis. Cette mainmise américaine est renforcée par le Cloud Act, qui autorise les autorités américaines à accéder aux données stockées par des fournisseurs de services basés aux États-Unis, même si ces données sont situées en dehors du territoire américain.

Pourtant, ces données produites dans les ISAC Space sont cruciales pour la sécurité des infrastructures et des opérations spatiales car ce sont des lieux de coopérations et d’échanges où se développent et se coordonnent les bonnes pratiques en matière de cybersécurité dans l’espace. L’inaccessibilité des acteurs industriels européens aux données de ces centres pose des difficultés importantes pour nos entreprises qui constatent des manques et des besoins flagrants sur le plan de la cybersécurité.

Cependant, comme Thales s’est attelée à le démontrer durant sa démonstration de cyberattaque sur un satellite de l’ESA lors du CYSAT, la cybersécurité s’est imposée rapidement comme un enjeu vital à maîtriser pour les entreprises européennes dans l’exercice de leurs activités spatiales. Il est donc nécessaire d’encourager cette dynamique et de la soutenir par l’intermédiaire de solutions européennes souveraines, solides et autonomes, ce qui passe notamment par la création d’un ISAC européen.

Nos recommandations

Afin de permettre la mise en place d’un équivalent européen de l’ISAC (information sharing and analysis center), à savoir une structure favorisant la collaboration et l’échange d’informations entre les différents pays membres de l’Union Européenne en matière de cybersécurité spatiale, plusieurs points doivent êtres respectés :

  • Premièrement, il est nécessaire de faire preuve d’un engagement politique fort : les pays membres doivent comprendre (et reconnaître) l’importance de l’échanges d’informations et de la cybersécurité. Nous devons renforcer la résilience collective afin d’avoir un engagement en faveur de la coopération et de la création d’un ISAC européen. La Commission européenne ayant dores et déjà évoqué la création d’un tel centre dans sa stratégie spatiale de défense et de sécurité, ASTRES souhaite que les efforts continuent et qu’une vraie stratégie soit mise en place. 
  • La coopération transfrontalière joue également un rôle prédominant dans la construction de ce projet, il est donc important d’impliquer et d’encourager la participation des différents acteurs pertinents, tels que les gouvernements nationaux, les agences de cybersécurité, les entreprises privées, les organisations de recherche et les utilisateurs finaux. La création d’un ISAC européen favorisera la compétitivité des entreprises européennes et nous permettra de tenir davantage têtes aux géants du secteur comme les Etats-Unis (permettant par exemple le rapatriement des données sur le sol européen).
  • De plus, la législation ainsi que la réglementation européenne doivent permettre d’encourager cette démarche de partage d’informations entre les différents acteurs européens, créant des lois claires et simples à mettre en place.
  • Enfin, la mise en place et le bon fonctionnement d’un ISAC à l’échelle européenne doit inévitablement nécessiter un financement adéquat (allouement de fonds collectifs).

Un ISAC, information sharing and analysis center, est un cyber center qui a pour but de faciliter la collaboration et d’améliorer la cyberdéfense d’un secteur. Concernant l’industrie spatiale, il existe le Space ISAC, un ISAC américain auquel toute entreprise européenne peut souscrire mais dont les données sont stockées chez des hébergeurs américains. Ainsi, grâce au Cloud Act, ces informations peuvent être accessibles au gouvernement américain. ASTRES soutient donc la création d’un ISAC d’initiative européenne qui permettrait une souveraineté européenne sur les données liés à la cybersécurité des entreprises de l’industrie spatiale et une amélioration de ses capacités de défense.

La Commission européenne dans sa stratégie spatiale de défense et de sécurité à déjà évoqué l’idée de la création d’un centre. Nous souhaitons donc la mise en place de cette mesure et insistons sur l’importance d’intégrer les acteurs privés de l’industrie spatiale européenne afin qu’ils puissent profiter de cet atout en matière de défense.

L’objectif clé

Donner les clefs à nos entreprises européennes pour devenir des leaders dans l’industrie spatiale

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Mieux étudier l’impact des lancements sur l’environnement

Charline Coudry et Damien Baclet, Juin 2023

La régulation des lancements, un signal fort à envoyer au secteur spatial

Entre 2021 et 2022, le nombre de lancements a explosé, augmentant de 28%. Les méga constellations de télécommunication en sont le premier facteur, tractant une multitude d’autres applications en pleine croissance. Dans le même temps, très peu d’études et de normes existent concernant l’impact environnemental du secteur. Les lancements, phase visible de cette chaîne globale d’émissions, n’échappent pas à la règle. 

A l’instar du voisin aéronautique, l’argument de l’infime rôle du secteur dans les émissions mondiales se retrouve régulièrement à propos du spatial. Il est cependant encore plus faux dans ce cas. Même si, en effet, l’impact du spatial sur le climat est infime, environ 10% du secteur aérien, il va connaître une croissance beaucoup plus importante et donc potentiellement rattraper rapidement l’aviation. De plus, cet argument ne prend pas en compte les conséquences sur la biodiversité, catastrophiques à côté des bases de lancements, et pouvant influer à un niveau plus global. Prendre de l’avance en entamant les discussions sur de potentielles régulations est donc un sujet important et actuel.

L’absence de régulations, environnementales ou non, à propos des activités spatiales, se comprend à plusieurs niveaux. Historiquement, l’Espace est un champ militaire, et qui dit activités militaires, dit également absence de normes environnementales. Plus récemment, l’Espace est le théâtre d’une course à la croissance qui n’incite absolument pas à l’atténuation des émissions mais plutôt à l’innovation, la production et l’industrialisation. Enfin, depuis le début du monopole militaire jusqu’au théâtre économique actuel, personne ne connaît réellement l’impact des activités spatiales sur l’environnement. Comment convaincre sans argumentaire scientifique tangible et accepté de tous ? Cette connaissance de ses propres émissions est cruciale pour entraîner de profonds changements.

Réguler le spatial, quantifier son impact est nécessaire, mais par où commencer ? Si une approche systémique est la plus à même de limiter les émissions du secteur, elle ne peut s’appliquer sans des précédents, des régulations pionnières pour créer une dynamique en faveur de la prise en compte de ces enjeux dans les activités spatiales. S’intéresser à l’impact du lancement, c’est envoyer un signal fort à l’ensemble des acteurs du secteur et au grand public. Commencer par réguler ce qui est évident, visible, et qui concerne chaque entreprise du spatial. Même si cela ne suffit évidemment pas, c’est un premier pas nécessaire.

Recommandations

  • Premièrement, de vastes programmes de recherches sont à financer à propos de l’impact du secteur, et particulièrement de la phase de lancement. Si la France a été leader du marché commercial pendant de nombreuses années, une façon de regagner ce leadership et d’en insuffler sa transformation en comprenant mieux les technologies à prioriser. 
  • Deuxièmement, une entité nouvelle doit se constituer afin de porter la régulation des lancements à l’échelle internationale. Rattachée au COPUOS ou indépendante, ce consortium devra être composé de nations, d’entreprises, de scientifiques afin d’aboutir à des résultats de référence à même d’infléchir les programmes de l’industrie du lanceur mondiale. Pour les discussions, s’inspirer des Accords de Paris et du Protocole de Montréal est un bon point de départ pour transposer la norme environnementale aux activités extra-atmosphériques.

Des actions doivent être entreprises dès maintenant pour atténuer les atteintes des activités spatiales sur la biodiversité et le climat. Ces actions engendreront dans le même temps la viabilité de ces activités, dans un monde nouveau où une innovation nocive pour la planète ne doit plus être proposée. 

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User du spatial dans la lutte contre le changement climatique

Charline Coudry et Damien Baclet, Juin 2023

Le citoyen, le spatial et le climat

En mai 2023, la NASA dévoilait une vidéo édifiante permettant de visualiser les émissions de CO2 ainsi que leur origine. La mission Orbiting Carbon Observatory-2, parmi tant d’autres, institutionnelles ou commerciales, contribue à la connaissance précise des phénomènes climatiques. Le spatial est ainsi un outil de compréhension indispensable des changements auxquels notre planète fait face et de la responsabilité de l’Homme dans ces processus. Cependant, le grand public ne le perçoit pas toujours comme tel, la qualifiant d’industrie ultra-polluante et de terrain de jeu d’ultra-riches. Ce sentiment populaire peut, s’il persiste et se renforce, mettre en danger l’ensemble du secteur et les bénéfices sociétaux de ce dernier.

ASTRES a réalisé un sondage auprès d’un public non-spécialiste afin d’y cerner la vision du secteur et de ses enjeux. Une injonction régulière était que le spatial était une industrie des plus polluantes. Cela est vrai, des premières actions de régulation sont d’ailleurs nécessaires (voir la proposition “Mieux étudier l’impact des lancements sur l’environnement”). La surreprésentation de cette réponse comparée à la rareté du rôle du secteur dans la lutte contre le réchauffement climatique interroge. 

En 2019, suite à l’initiative du CNES, le Space Climate Observatory est officiellement lancé. Il a pour rôle de contribuer à l’adaptation des territoires par la mutualisation des outils développées par la filière et les données spatiales. Ainsi, il peut entraîner la compréhension par le grand public de l’utilité du spatial dans la crise climatique. La poursuite des efforts concernant la publication et la divulgation de l’apport du spatial pour le climat est nécessaire à travers les informations du Space Climate Observatory. C’est à travers ces actions que le grand public peut prendre conscience que le spatial n’est pas qu’une industrie mais aussi la clé de notre compréhension des changements environnementaux. Cela peut également permettre un nouvel engouement citoyen pour l’Espace au service de la Terre et pas que pour l’exploration lointaine. 

Créer un engouement populaire autour du spatial est primordial pour la dynamique du secteur. Le rêve de l’exploration spatiale est nécessaire pour cela mais ne suffit plus, les citoyens n’y attachant plus la même importance si cela se fait en brûlant notre propre planète. Convaincre que le spatial est un rêve mais surtout une nécessité sur Terre doit être une priorité. Le SCO a tout pour devenir l’ambassadeur de cette mission, à condition qu’il gagne en notoriété.

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RTG, l’électricité française de l’espace

par Antoine Chesne, Juin 2023

Une source stable d’énergie pour les missions longues

Les générateurs radioélectriques à radio-isotopes (RTG) produisent de l’électricité à partir de la désintégration naturelle d’un isotope radioactif. En se désintégrant, les atomes émettent de l’énergie sous forme de chaleur, qui est convertie en électricité par effet Seebeck à travers des couples thermoélectriques. Contrairement à un réacteur nucléaire, il n’y a pas de réaction en chaîne.

Les RTG permettent de produire de l’électricité indépendamment de l’environnement extérieur sur de très longues périodes : leur durée de vie dépend de la durée de demi-vie de l’isotope utilisé. Les RTG peuvent ainsi fonctionner de façon stable pendant plusieurs décennies sans ravitaillement, pour maintenir opérationnels les instruments embarqués.

Les RTG conviennent bien aux sondes interplanétaires, aux rovers, et à tout vaisseau devant fonctionner longtemps avec une puissance électrique modérée.En résumé, les RTG correspondent bien à l’adage italien “chi va piano va lontano”.

Le point faible des RTG est leur faible puissance massique (en W/kg), qui limite leur usage. Il n’est pas possible d’alimenter en électricité un vaisseau habité ou un radar actif avec un RTG. L’intérêt pour la propulsion électrique est aussi limité.

La première brique du nucléaire spatial

Les RTG ont été mis au point dans les années 1960, puis adoptés pour les premières missions d’exploration lunaires et interplanétaires. Depuis les sondes Pioneer et Voyager, toutes les sondes allant au-delà de la ceinture d’astéroïdes sont équipées de RTG (à cette distance le flux solaire est insuffisant pour alimenter correctement des panneaux solaires). Les RTG sont aussi prisés pour les atterrisseurs martiens car les panneaux solaires ont tendance à être recouverts de sable lors des tempêtes. Enfin, il est aussi possible d’utiliser des petits RTG à bord d’instruments embarqués : les astronautes du programme Apollo ont ainsi déposé des instruments de mesure sur la Lune dotés de RTG.

Le combustible

Il existe plusieurs isotopes pouvant être utilisés pour faire fonctionner du RTG. Les critères de choix sont la durée de demi-vie, la puissance massique (W/kg), et le niveau de rayonnement émis, pour protéger l’environnement proche on évitera des isotopes émettant un fort rayonnement gamma ou un flux de neutron trop fort par exemple. Les bons candidats sont répertoriés ci-dessous : 

Jusqu’à présent, les sondes spatiales ont utilisé le Plutonium 238, disponible grâce aux programmes d’enrichissement militaire et qui constitue un bon compromis entre sa durée de vie et sa puissance tout en ayant un rayonnement peu dangereux et facile à neutraliser sans alourdir le système.

Une technologie indispensable mais à l’avenir incertain

Avec l’apparition de systèmes robotiques, d’outils de surveillance et de mesure sur la Lune, Mars ou les astéroïdes, les RTG seront indispensables pour assurer sur de longues périodes une fourniture d’électricité stable et sûre.

Mais paradoxalement, leur avenir est compromis par le manque de combustible disponible. Les stocks d’isotopes, principalement produits durant la guerre froide s’amenuisent et ne sont pas renouvelés. A très court terme, Etats-Unis et Russie devraient être en pénurie de Plutonium 238, tandis que les programmes nucléaires des autres pays n’ont pas permis d’en disposer en quantité suffisante.

Sans relancer les programmes nucléaires civils, notamment pour la recherche, l’exploration spatiale risque de ne pas pouvoir compter sur des RTG adaptés au-delà de 2030.

Quelle stratégie pour la France ?

La France, tout comme les autres pays européens, n’a jamais produit de RTG spatiaux. Mais plus que ses voisins, elle dispose de tout le savoir-faire nécessaire grâce à la filière nucléaire (CEA, Orano, TechnicAtome, etc…). A l’heure actuelle, l’ESA privilégie le développement de RTG à l’Americium 241, pouvant être produit facilement et à un coût raisonnable grâce aux usines de retraitement du plutonium (comme Mélox d’Orano à Marcoule). Après un premier programme lancé en 2009 et la validation du concept avec des pastilles tests, il est nécessaire de poursuivre les recherches pour disposer de RTG made in France à l’horizon 2030.

De plus, avec un site de lancement, Kourou, sur le territoire qui réduit la problématique de la prolifération sur Terre, la France doit avoir le leadership dans le domaine des RTG en Europe, en étant une alternative crédible aux Etats-Unis et à la Russie.

Recommandations

Accélérer les projets lancés par l’ESA d’un RTG basé sur l’Américium 241 pour disposer à l’horizon 2030 d’un générateur permettant l’exploration de l’espace lointain et les missions de longue durée à la surface des corps célestes (Lune, Mars…)

Sécuriser la disponibilité de l’Américium 241 en France : grâce à l’usine Mélox de Marcoule, la France est le seul pays d’Europe à pouvoir isoler facilement du Plutonium 241, qui se transforme en Americium 241 après quelques années. La France aura alors à moindre frais un quasi-monopole mondial des RTG une fois les stocks de Pu238 américains et russes épuisés