Pour lancer des satellites autour de la Terre ou envoyer des hommes sur la Lune, il faut tout d’abord un lanceur. Le principe en est très simple, mais la réalisation très compliquée. C’est pourquoi peu de pays savent en construire, peu d’États disposent d’un accès indépendant à l’espace. Le principe de fonctionnement d’un lanceur ? Faire se rencontrer dans un réservoir un carburant et un comburant (dits ergols) pour créer une réaction chimique qui éjectera un gaz à une vitesse suffisante pour faire monter la fusée. C’est la condition sine qua non pour aller dans l’espace. Il faut donc trouver les éléments chimiques nécessaires, et dessiner une fusée qui facilite la meilleure vitesse d’éjection des gaz tout en supportant les températures et les pressions extrêmes produites dans le réservoir.

L’accès à l’espace avait déjà été théorisé par des chercheurs européens au début du XXe siècle, mais ce sont les Allemands qui les premiers créèrent et développèrent la technologie nécessaire. Dès 1927, un petit groupe de passionnés emmené par le pionnier Hermann Oberth fondèrent la Société pour la navigation dans l’espace (Verein für Raumschiffahrt, VfR). Un passionné de 18 ans les rejoignit à partir de 1930, Werhner von Braun. Il étudiera les carburants et comburants liquides, plus difficiles à mettre en œuvre que la poudre utilisée jusqu’ici, mais plus prometteurs dans l’optique de voyages dans l’espace. En 1931, il réussit à faire voler une fusée à 1 kilomètre d’altitude. Repéré par l’armée allemande qui lui proposa des financements, il la rejoignit en 1932 pour développer un moteur-fusée. Il sera le concepteur de la première véritable fusée de l’histoire, le V2, qui atteindra les portes de l’espace (90 km d’altitude) dès 1942.

La technique cryogénique, une invention géniale

Au moment de l’écroulement du Reich, Werhner von Braun et son équipe d’ingénieurs optèrent pour le camp américain. Ce sont eux qui enverront le premier satellite états-unien au-delà de la stratosphère, peu après le Sputnik russe (1957). Plus encore, ils concevront dans les années soixante la fusée géante qui transportera des hommes vers la Lune. Il ne leur aura fallu que huit années pour la développer ; or, cette technologie n’a toujours pas été dépassée aujourd’hui ! La principale prouesse des ingénieurs allemands est d’avoir conçu des moteurs dit cryogéniques, à base d’oxygène et d’hydrogène liquides. Ce sont les meilleurs ergols pour obtenir une grande vitesse de poussée, mais ils ont leur revers : l’oxygène liquide doit être stocké à -183 °C et l’hydrogène liquide à -253 °C ! De plus, l’hydrogène liquide s’insinue dans les interstices les plus microscopiques ce qui facilite les fuites, et sa très faible densité exige d’énormes réservoirs et des pompes d’injection fonctionnant à plusieurs dizaines de milliers de tours par minute ! Au départ de la mission Apollo 11 (premiers pas sur la Lune), la fusée Saturne V emportait 2760 tonnes de carburant liquide ! Elle mesurait 110 mètres de haut, pouvait placer 140 tonnes en orbite basse, et envoyer 45 tonnes vers la Lune.

À ce jour, il n’existe pas mieux que la technique cryogénique pour envoyer au-delà de l’atmosphère ce que les spécialistes appellent des « charges utiles ». Pour bien mesurer le tour de force de l’équipe Von Braun, il faut rappeler que les pays européens emmenés par la France n’ont maîtrisé la technique cryogénique qu’en 1979, et l’URSS en 1988 seulement. Cette dernière avait fini par développer un lanceur légèrement plus puissant que la Saturne, mais il fut abandonné après la chute du Mur.

Depuis l’exploit des missions Apollo, les techniques de lancement n’ont pas connu d’innovations majeures. En revanche, l’accès à l’espace s’est massifié et le coût s’est beaucoup réduit. Le nombre de satellites commerciaux a explosé, tout comme celui des satellites météorologiques ou scientifiques. Les satellites militaires aussi sont plus nombreux. Selon l’Armée de l’air, qui possède avec les radars GRAVES et SATAM deux outils d’exception pour l’observation de l’espace, il existe actuellement 1500 satellites actifs en orbite terrestre. Parmi eux, environ 30 satellites sont d’origine inconnue. Les risques de collision se multiplient (l’Armée de l’air en a répertorié plus de 7000 en 2017), mais aussi les rapprochements hostiles. Les États-Unis ont développé une petite navette spatiale qui serait capable d’espionner ou de détruire des satellites tiers avant de revenir se poser sur Terre (le X37B). Russes et Chinois disposeraient également de moyens d’élimination ; Pékin a procédé avec succès il y a 12 ans à un tir de missile depuis le sol sur l’un de ses satellites hors d’usage.

Buzz Aldrin portant des valises d’expérimentation scientifique sur la lune. © NASA/ 1969

L’enjeu majeur des satellites

Les enjeux sont colossaux. Communications, réseaux de surveillance et systèmes de navigation passent de plus en plus par l’espace. Longtemps maîtres de la géolocalisation grâce à son très innovant GPS, les États-Unis se voient désormais concurrencés par le Galiléo européen, le Glonass russe et le Beidou chinois. Le nombre de pays désireux d’accéder à l’espace a considérablement augmenté. Dès le début des années 70, Japon et Chine lançaient en orbite leur première charge utile (de quelques kilogrammes). Ils étaient suivis en 1980 par l’Inde et en 1988 par Israël. Plus récemment, l’Iran et la Corée du Nord ont annoncé de modestes mises sur orbite. Ces derniers ne disposent néanmoins pas – loin s’en faut – de la capacité des lanceurs européens, russes ou américains, qui peuvent par exemple transporter des hommes vers la Station spatiale internationale et les en faire revenir. Mais la course à l’espace aussi est entrée dans l’ère de la multipolarité. Par exemple, la Chine a réussi cette année à poser un robot d’exploration sur la face cachée de la Lune, tandis que le Japon s’est fait une spécialité dans l’approche et l’étude de météorites du système solaire. Aux États-Unis, depuis le début des années 2000, des entrepreneurs passionnés par l’espace se sont lancés dans la conquête des airs. Une société privée comme Space X transporte désormais (et à moindres coûts) le fret de la NASA vers la Station spatiale internationale ; elle affiche des ambitions pour envoyer des hommes vers Mars. De son côté, Bigelow Aerospace conçoit des modules gonflables pour les placer en orbite, afin de les louer à des États ou à des touristes de l’espace. Enfin, Blue Origin développe une fusée capable de concurrencer Arianespace et SpaceX, avec l’idée de constituer une base permanente sur la Lune. Ce lanceur fonctionnerait à l’oxygène et à l’hydrogène liquides, soit la technologie développée par les ingénieurs Allemands il y a plus de 50 ans… n

Et la France dans tout ça ?

L’Europe spatiale lui doit tout ou presque. En 1965, notre pays envoie en orbite basse un petit engin de 39 kg (baptisé A1 Astérix) : c’est la première fois qu’une charge utile est satellisée avec succès par un lanceur qui ne soit ni soviétique ni américain. Comme souvent dans la conquête de l’espace, la fusée Diamant A était basée sur l’infrastructure de missiles nucléaires longue portée.

En 1973, après l’échec du programme Europa (chaque pays partenaire devait gérer un étage spécifique d’une future grande fusée qui ne fonctionnera jamais), l’Elysée propose aux nations européennes un projet de nouveau lanceur : Ariane. Il sera financé à 62% par la France et construit sous maîtrise d’œuvre du Centre national d’études spatial (Cnes). Notre pays proposera également de développer un site de lancement sur son territoire guyanais (Kourou), une zone beaucoup plus favorable car située près de l’équateur.

Mais les temps sont durs pour les indépendants

À partir des années 2010, les coups de boutoir répétés de la Commission européenne avec l’aval de l’exécutif parisien poussent le Cnes à vendre progressivement ses parts dans le capital d’Arianespace. En 2016, le Cnes est totalement sorti du capital du spécialiste des fusées, désormais détenu par la co-entreprise formée par Airbus et Safran. Dans le même temps, sous la présidence Macron, Paris force à toute allure l’échange de procédés et d’informations spatiaux avec l’Allemagne et même avec les États-Unis. La France possède pourtant de grands atouts dans la course à l’espace. Ainsi, ses écoles d’ingénieurs fournissent du personnel de pointe au Cnes, lequel reste le fer de lance du savoir-faire européen avec plus de 1000 employés. Il y a quelques années, le Cnes proposait de concevoir en un temps record un satellite nettoyeur de débris spatiaux (projet qui n’avait pas reçu d’écho à l’Elysée). Par ailleurs, avec son Armée de l’air, la France dispose de deux radars de pointe pour l’observation de l’espace proche (GRAVES et SATAM). De plus, elle est en train de renouveler ses capacités satellitaires, avec les lancements effectués ou à venir des satellites d’observation CSO, de télécommunications Syracuse et d’écoute électromagnétique Cérès.

Par Louis Anders

Illustration : 2019. Lancement du Falcon Heavy de la société SpaceX d’Elon Musk. Le 24 juin ont été ainsi mis en orbite les restes de 152 personnes.