PETITS LANCEURS : Une perspective européenne
Le texte « besoin et marché » présenté ci-dessous est le premier chapitre du résumé du dossier réalisé par l’Académie de l’Air et de l’Espace et le Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahr sur les petits lanceurs de satellites.
Le dossier complet peut être consulté sur https://academieairespace.com/wp-content/uploads/2021/12/AAE_D52_WEB_FR.pdf
Sommaire du résumé
1 Avant-propos des présidents .......................................................................06
2 Résumé........................................................................................................08
2.1 Besoins et marché ...................................................................................... 08
2.2 Vue générale des lanceurs et des sites de lancement sur le plan mondial .10
2.2.1 Lanceurs...................................................................................................... 10
2.2.2 Sites de lancement ..................................................................................... 12
2.3 Technologies et performances..................................................................... 13
2.3.1 Systèmes de petits lanceurs........................................................................ 13
2.3.2 Concepts de petits lanceurs ........................................................................ 13
2.3.3 Manœuvrabilité en orbite et flexibilité .......................................................... 14
2.4 Coûts et financements ................................................................................. 16
2.4.1 En phase de développement ....................................................................... 16
2.4.2 En phases de production et d’exploitation ................................................... 17
2.5 Conclusion ................................................................................................... 19
TEXTE INTÉGRAL ET ANNEXES.......................................................................... 21
Besoins et marché
Les projections les plus optimistes prévoient qu’autour de 4 000 petits satellites de masse inférieure à 500 kg seront mis en orbite chaque année au niveau mondial au cours de cette décennie.
Ces projections incluent les méga-constellations composées de centaines, voire de milliers de satellites assurant un service mondial de connectivité à haut débit et faible temps de réponse (Starlink, Kuiper, OneWeb, Telesat, etc.), de plus petites constellations de dizaines ou de centaines de satellites pour les télécommunications à faible débit (Internet des objets-IoT, relais de messages ADS-B pour l’aviation civile et de messages AIS émis par les navires) et de satellites d’observation de la Terre qui ne nécessitent pas des performances radiométriques trop élevées.
La plupart des constellations sont conçues de manière à fournir une couverture optimale du globe, une bonne capacité de revisite (pour l’observation) ou afin de réduire au maximum les temps de réponse (pour les télécommunications), c’est-à-dire utilisent des plans d’orbite équidistants avec plusieurs satellites par plan.
Si l’on exclut les méga-constellations pour la connectivité à haut débit qui sont déployées par des lanceurs lourds ou moyens du fait du grand nombre de satellites à lancer sur chaque plan d’orbite, des prévisions réalistes estiment à environ 500 le nombre de petits satellites à lancer par an, la majorité étant de masse inférieure à 10 kg. Le tonnage qui reste accessible aux petits lanceurs sur le marché ouvert est donc relativement modeste, de l’ordre de 5 à 10 tonnes par an.
La réalité d’un marché mondial du lancement de petits satellites en orbite basse est donc confirmée mais il faut rappeler qu’une partie de ce marché est captif du fait de politiques gouvernementales et de l’intégration verticale pratiquée par certains groupes industriels américains, ce qui ne laisse accessible sur une base commerciale seulement qu’une fraction de ce marché.
Une distinction doit être faite entre d’une part un marché ouvert pour le lancement de grandes quantités de nanosatellites de très faible masse pour le compte de nombreux opérateurs distribués un peu partout dans le monde et d’autre part un marché plus spécifique et plus exigeant correspondant à quelques clients privés ou institutionnels (civil et défense), ces derniers souvent moins ouverts à un appel à la concurrence internationale pour le choix de leurs services de lancement.
Toutefois, l’Europe a un besoin de lancements de petits satellites commerciaux et institutionnels, ces derniers pour satisfaire des besoins propres ou pour des clients gouvernementaux hors Europe. Cela inclut des satellites jusqu’à plusieurs centaines de kilogrammes pour répondre aux besoins civils et de défense. Aucun besoin de lancement à réaction rapide n’a été confirmé à ce stade, mais comme les exigences des applications de
défense évoluent très vite, particulièrement au sein de certains pays européens, il est probable que de tels besoins vont apparaître dans l’avenir proche.
La masse totale de petits satellites à lancer pour le compte d’opérateurs européens est estimée à 3,3 tonnes par an en moyenne pour la période 2025-2030, au sein d’une masse totale du marché mondial accessible aux lanceurs européens estimée à environ 7,3 tonnes par an.
Les satellites de moins de 10 kg ne représentent au total qu’une faible masse à mettre en orbite. La masse de la majorité des satellites individuels ou des “satellites-équivalents” des constellations (masse totale par plan d’orbite) prévus par les opérateurs européens est inférieure à 500 kg, mais les quelques-uns qui ont une masse comprise entre 600 kg et 900 kg représentent une masse totale à lancer significative.
L’analyse détaillée de la distribution des masses montre qu’une capacité de lancement inférieure à 200kg (classe des micro-lanceurs) serait insuffisante pour lancer la plupart des constellations européennes de petits satellites prévues. Pouvoir les lancer toutes, nécessite une capacité de lancement d’environ 600kg. Même si le développement de micro-lanceurs
d’une capacité de 150 kg peut être intéressant pour plusieurs raisons, comme la validation en orbite de nouvelles technologies, l’innovation, l’attraction de nouveaux talents, cette classe de lanceurs ne pourrait capter qu’une petite fraction du marché accessible. Sa viabilité opérationnelle est donc discutable en Europe.
Cette analyse montre que le marché européen des lancements accessibles augmente lentement et linéairement avec la capacité du lanceur, d’à peu près 3 tonnes par an pour une capacité de lancement de 500 kg à un peu moins de 5 tonnes par an (y compris quelques satellites européens de masse supérieure à 500 kg) pour une capacité de lancement de 800 kg, en notant que cette proportionnalité ne peut pas être extrapolée au-delà de 1 000 kg. Une conséquence importante est que le nombre possible de lancements par an est presque identique pour toute capacité de lanceur jusqu’à 800 à 1 000 kg, de l’ordre de cinq à sept lancements par an pour la taille estimée du marché européen. Une capacité de 800 à 1 000 kg pourrait accéder à un marché mondial ouvert de 9 tonnes par an, voire 10 tonnes en considérant quelques satellites non-européens de plus de 500 kg,
ce qui correspondrait à huit à dix lancements par an, et comblerait largement le vide laissé par la fin de la disponibilité des lanceurs Rockot.
► Recommandation n°1 :
Du point de vue des besoins et du marché accessible, l’Europe devrait se concentrer sur un petit lanceur d’une capacité de lancement de 800 à 1 000 kg complétant la capacité des familles Ariane et Vega, qui soit capable de lancer jusqu’à deux satellites de 300 kg comme charge utile principale ou des satellites plus petits en charges utiles secondaires ou passagers ou encore en grappes dans le cadre de lancements partagés.
► Recommandation n°2 :
L’évolution des besoins de lancement correspondant à des missions spatiales de sécurité ou de défense en Europe devrait être suivie avec attention, et les prévisions actuelles de lancement de petits satellites devraient être revues dès le milieu de la décennie, de façon à réduire les incertitudes inhérentes à la transition en cours vers l’ère du “New Space”.
Extrait du dossier 52 de l’AAE et du DGLR
Petits lanceurs : une perspective européenne
2021
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