Satellites de télécommunications de demain : à quoi ressembleront-ils ?

Les centaines de satellites de télécommunication ont changé nos vies en fournissant de nombreux services dont il serait difficile de nous passer. Notre société est devenue totalement dépendante d'infrastructures spatiales de télécommunication. Aujourd'hui, depuis n'importe quel endroit du monde, y compris sur mer, chacun peut regarder des chaînes de télévision, joindre n'importe quel correspondant ou être appelé au moyen d'un simple téléphone.

En raison d'une certaine banalisation de l'utilisation des satellites de télécommunication, on a pu penser que leur avenir était tout tracé. Il n'en est rien car le contexte a considérablement changé. Les infrastructures sol évoluent et certains segments connaissent une faible croissance, notamment ceux qui se trouvent en concurrence avec des moyens terrestres, et d'autres, à l'inverse, se développent. Ainsi, le marché de la vidéo résiste mais les revenus de la data à l'ancienne (FSS, Fixed Satellite Services) s'effondrent sous la pression des prix du data très haut débitdébit HTS (High Throughput Satellite), qui sont très inférieurs.

Dans les années à venir, le satellite devra relever un défi considérable : celui d'un repositionnement stratégique, technique et commercial au service d'une société encore plus communicante, mondialisée, et demandeuse de nouveaux services de plus en plus diversifiés et personnalisés, dont certains restent à développer, comme la connectivité en vol, l'Internet des objets et l'ultra-haute définitionultra-haute définition. Récemment, SES a réalisé avec succès une première démonstration de diffusion 8K depuis un de ses satellites Astra. Résultat, sur ces dernières années, le marché mondial des satellites en orbite géostationnaire ouvert à la compétition a été en moyenne de vingt par an. Mais il est tombé à seize en 2016 et à neuf en 2017.

Un Falcon 9 au décollage avec à son bord un satellite de télécommunication. © SpaceX

Les nouveaux services imposent une complémentarité entre satellites et moyens terrestres

« Nous pensons que la demande en connectivité en est à ses tout débuts et nous nous attendons à ce qu'elle explose, tant il est absolument nécessaire de connecter les gens », nous explique Markus Payer, porteporte-parole de SES, un des opérateurs mondiaux de satellites de télécommunications, basé au Luxembourg. Nous aurons toujours besoin de satellites en orbite géostationnaire mais ils devront être capables d'offrir plus de flexibilité pour « s'adapter en permanence à l'évolution des besoins et du trafic à écouler tout au long de la vie du satellite ». Ils devront aussi être capables de modifier leur mission de plusieurs manières, « couverture, position orbitale et plan de fréquence ».

Pour certains services, comme la connectivité à bord des avions et des bateaux, le satellite est indispensable. « Savez-vous qu'aujourd'hui un signal d'un Gigabit suit chaque bateau de croisière utilisateur d'O3B ? » Ils devront aussi être capables de « s'intégrer de façon totalement transparente au sein des systèmes et réseaux sols existants » et sortir de la logique de la compétition entre systèmes satellitaires et infrastructures terrestres pour additionner leurs avantages. C'est une nécessité, car « aucun des deux n'arrivera seul à répondre aux besoins futurs ». C'est notamment vrai pour le déploiement de la 5G. En raison des coûts excessifs pour déployer des réseaux terrestres, « le satellite s'impose comme la solution la plus pragmatique pour couvrir les zones isolées, celles à faible densité de population et les pays en développement ».

Les satellites offrent une couverture globale, synonyme d'accès pour tous, évitant ainsi la fracture numériquenumérique que créent les solutions terrestres qui se déploient depuis les centres urbains vers les campagnes, ou des pays riches vers les pays pauvres. « Ils ont aussi comme avantage de couvrir des zones maritimes (pour les bateaux et les avions) et des zones blanches et offrent de la redondance en cas de défaillance d'un réseau terrestre, par exemple après une catastrophe naturellecatastrophe naturelle ». Quant aux réseaux terrestres, ils sont la solution la plus économiquement viable pour des zones à fortes densité de population.

Le New Space change la donne

Il est aussi important de comprendre que la technologie satellitaire et aérospatiale vit des changements significatifs rapides. « Il y a cinq ans O3B mPower était inconcevable. » De plus, de nouvelles solutions émergentémergent, comme les petits satellites HTS, charges utiles numérisées. Aujourd'hui, les largeurs des faisceaux peuvent être ajustées pour couvrir des zones aussi grandes que les États-Unis ou aussi petites que le Luxembourg. Mieux encore, le nombre de faisceaux par satellite explose, avec à la clé une inflation des capacités. D'une centaine à bord d'un satellite traditionnel, « il atteindra 4.000 avec les satellites O3B mPower ». Les microprocesseursmicroprocesseurs sont aussi capables de reprogrammer la forme et la puissance des signaux. « C'est quelque chose de nouveau qui permet de nous réinventer... »

Enfin, la complémentarité des services satellitaires depuis différentes orbites devient une option de plus en plus envisagée. Les satellites de télécommunications doivent donc conjuguer haute puissance, très haut débit, adaptabilité et flexibilité. Le renouveau des méga-constellations, en particulier dédiées à l'InternetInternet pour tous et l'arrivée de nouveaux acteurs génère également de nouveaux modèles économiques et des ruptures dans la logistique.

Enfin, le modèle économique traditionnel des satellites de télécommunications évolue, « notamment en raison d'une offre de lancement plus importante, plus concurrentielle qui permet de réduire les coûts de lancement ». Pour tous les satellites, le lancement représente un poids non négligeable pouvant atteindre près d'un tiers du coût global en utilisant Ariane 5Ariane 5 par exemple. L'arrivée sur le marché de SpaceX et son Falcon 9 apparaît aussi « comme un levier de compétitivité majeur ». La propulsion électrique participe aussi à l'évolution du modèle économique de ces satellites et permet « des économies significatives de masse au lancement et de charge utile ». Dit autrement, la possibilité d'utiliser des lanceurslanceurs plus petits ou des capacités de lancements doubles, tout en transportant des charges équivalentes à celles des satellites actuels de taille moyenne, « réduit les prix du kilo par répéteurrépéteur lancé dans l'espace ».

Autre tendance qui prend forme, le service en orbite. L'idée est d'étendre la duréedurée de vie des satellites bien au-delà de la quinzaine d'années pour lesquels ils sont conçus (dans les faits, ils fonctionnent bien plus longtemps). Demain, il sera possible de ravitailler en orbite un satellite en panne d'ergolsergols, d'effectuer des opérations de maintenance ou de réparation (comme déployer un panneau solaire ou pointer une antenne de communication dans la bonne direction). « On peut aussi imaginer l'ajout de modules supplémentaires avec des missions spécifiques. »