Image principale: Les satellites sortent de la Station spatiale internationale. Crédit: ESA / NASA-A. Gerst

Les smartphones n'ont pas seulement changé le monde, ils ont également changé d'espace. Au cours des deux dernières décennies, nous avons assisté à la vive concurrence des fabricants pour la conception de composants plus rapides, plus minces et de meilleure qualité destinés aux derniers téléphones. Mais il s’avère que le boom des pièces mobiles est également utile pour le secteur des satellites.

Depuis qu'ils ont été proposés pour la première fois en 1999, une communauté s'est développée autour de l'idée de construire des satellites beaucoup plus petits et moins coûteux à lancer, construits en partie à partir de composants nouvellement convertis. L'idée est que ces "cubesats" peuvent être envoyés dans l'espace, des dizaines à la fois, en s'ajoutant à d'autres missions spatiales comme charge utile secondaire..

Le 12 juin 2013, une roquette Atlas a décollé de la base aérienne Vandenberg en Californie transportant plusieurs satellites. Le plus grand était un satellite de communications militaire de sept tonnes - et le plus petit était une paire de cubesats pesant moins de 2 kg chacun, appelés AeroCube 5a et 5b..

Un téléphone-appareil photo dans l'espace

Lancée par Aerospace Corporation, la mission principale des AeroCubes était de tester une nouvelle technologie de communication, mais après son lancement, Dee W Pack de The Aerospace Corporation a trouvé un autre usage. Il a utilisé leurs caméras embarquées pour prouver que les cubesats peuvent tout aussi bien prendre des photos de la Terre que des satellites de grande taille..

“Je pensais que les minuscules caméras que nous avions sur certains de nos AeroCubes - nos cubesats Aerospace - pourraient être utilisées la nuit.,” Pack dit. Inspiré par l'incroyable photographie nocturne d'un collègue de la National Oceanic and Atmospheric Administration, et pensant aux photographies impressionnantes prises en charge par l'astronaute Donald Pettit depuis la Station spatiale internationale, il souhaitait voir comment les cubesats étaient mesurés..

L'image de gauche a été prise par un astronaute à bord de la Station spatiale internationale. les deux à droite ont été prises par les cubesats AeroCube

Sur le plan technique, les caméras embarquées ne sont probablement pas aussi performantes que celles de votre téléphone: “Ce sont des appareils photo mégapixels, mais ils ne sont pas conformes aux normes actuelles, car ils ont été construits il y a quelques années et sont équipés d'objectifs très bon marché.”, Pack explique. “L'astuce réside dans le pointage du satellite afin que vous puissiez exposer la minuscule caméra pendant environ 0,2 ou 0,3 seconde et obtenir une exposition un peu plus longue pour que votre image ne soit pas striée.”.

Mais cette capacité limitée ne signifie pas que les caméras Cubesats ne peuvent pas être utiles, même par rapport à la photographie de VIIRS, un appareil beaucoup plus coûteux, une caméra infrarouge pleine grandeur embarquée sur un satellite de taille standard. En fait, pour certaines applications, la caméra des AeroCubes est encore meilleure: non seulement elle est en couleur, mais les satellites se trouvant sur une orbite inférieure peuvent capturer des images du sol à une résolution d’environ 100 m pour chaque pixel, plutôt 740m de VIIRS. Cela signifie que vous pouvez voir des rues individuelles - ce qui est exactement ce dont vous avez besoin si vous souhaitez surveiller, par exemple, la croissance urbaine ou la pollution lumineuse..

Des images à jour

Une autre application intrigante sur laquelle on travaille actuellement est «l'occultation GPS». L'idée est qu'un cube puisse être utilisé pour recevoir des signaux GPS qui ont traversé l'atmosphère terrestre, et en mesurant la manière dont les signaux ont été réfractés, il pourrait permettre aux scientifiques de faire des prévisions météorologiques encore plus précises..

L’avantage le plus évident de l’utilisation de cubesats, c’est cependant quelque chose que les satellites normaux ne peuvent pas reproduire à moindre coût: le «taux de rafraîchissement». Les satellites géostationnaires, qui maintiennent une position fixe par rapport à la Terre, peuvent uniquement orbiter au-dessus de l'équateur, ce qui n'est pas utile pour la photographie aérienne ou d'autres types d'observations. Les satellites qui photographient la Terre doivent être placés sur des orbites moins régulières, ce qui signifie qu'ils ne seront pas toujours au-dessus des mêmes endroits. C'est pourquoi Google Maps actualise ses images toutes les deux ou trois années. Mais ce n’est un problème que si vous n’avez qu’un seul appareil photo massif et coûteux..

Grâce à leur petite taille, des dizaines de cubesats peuvent être lancés dans le cadre d’une mission spatiale unique. Crédit: NASA

(Image: © Nasa)

Comme les cubesats sont moins chers et plus faciles à fabriquer, ils sont plus faciles à lancer en masse. Vous pourriez donc avoir beaucoup de satellites avec beaucoup de caméras, prendre plus de photos et bourdonner plus régulièrement au-dessus de nos têtes..

“Si vous pouvez mettre un grand nombre de capteurs en orbite, vous commencez à obtenir […] des mises à jour en temps quasi réel de ce qui se passe à un endroit donné de la planète, ce qui a des applications très intéressantes dans le domaine des sciences de la Terre en termes de capacité. surveiller les changements [tels que] les conséquences d'événements météorologiques extrêmes,” déclare Chris Baker, qui dirige le programme de technologie spatiale des petits engins spatiaux de la NASA. Il évoque également un avenir intriguant où CubeSats pourrait devenir un système d’alerte précoce..

“Cela nécessite un certain degré d'autonomie, mais si le vaisseau spatial peut détecter le déclenchement de cet incendie de forêt, il peut avertir les installations au sol ou potentiellement avertir un satellite plus important en orbite [en disant]: 'Hé, il y a quelque chose d'intéressant ici , faites pivoter votre appareil photo dans cette direction et prenez une photo avec une résolution plus élevée afin que nous puissions savoir ce qui se passe..”

Moins de coûts, moins de risques

Ce qui est le plus excitant, c’est la conséquence de second ordre des lancements moins chers: une innovation plus rapide..

“Jusqu'à récemment, l'industrie spatiale était extrêmement peu encline à prendre des risques,” Rafael Jorda-Siquier, PDG d'Open Cosmos, une startup du secteur de l'espace basée à Oxford, a pour objectif de fournir des lancements d'espace pour seulement 500 000 £ (environ 650 000 $ ou 900 000 AU). Il dit que traditionnellement, la technologie spatiale a été bloquée dans ce qu'il appelle un “cercle vicieux”.

“Plus la technologie est chère, plus vous voulez tester sur le terrain pour vous assurer que cela fonctionne.,“ il dit. “Vous vous retrouvez avec un satellite gigantesque, [très] coûteux, entièrement conçu et qui utilise souvent une technologie ancienne. Dans l'espace, cela signifie généralement qu'ils utilisent des technologies obsolètes et des micropuces à partir des années 1980..“

Les cubesats peuvent toutefois court-circuiter ce cycle et permettre une mise à niveau plus rapide de la technologie spatiale, car leur mise en œuvre est moins coûteuse et leur argent moins risqué si elles ne fonctionnent pas ou si elles tournent mal..

Une image conceptuelle de la capsule Orion de la NASA. La technologie testée en cubesats pourrait éventuellement être utilisée pour aider les astronautes à se rendre sur Mars

“Le fait que certains de ces vaisseaux se désorbitent assez rapidement est considéré par certains dans l'industrie comme un atout, car la prochaine génération attend déjà son lancement.,” note Chris Baker de la NASA. Et la meilleure partie? La technologie maîtrisée sur les cubesats pourrait éventuellement nous aider à nous emmener sur Mars.

“L’échelle de ce qui est possible sur un petit satellite n’est en réalité pas très éloignée de celle requise pour un véhicule habité,” déclare Baker, qui pense à la nouvelle capsule spatiale Orion pour les humains de la NASA, actuellement en développement.

“Bien que ce soit un gros vaisseau spatial, la plus grande partie de l’espace est consacrée aux humains. Un système de communication installé sur un cube, par exemple, serait très certainement installé sur les véhicules de l'équipage d'Orion. Il existe donc un potentiel pour que les technologies testées sur de petits engins spatiaux offrent des opportunités précoces et plus fréquentes de tester des capacités d'amélioration de la mission pour l'exploration humaine..”

Alors peut-être que quand les humains arriveront finalement à se diriger vers Mars, ils pourraient être en route grâce à un petit coup de pouce de la part de quelques satellites plutôt minuscules.

James O'Malley tweete comme @Psythor.

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