Les États-Unis ont une stratégie nationale pour implanter des usines dans l’espace

Le gouvernement américain veut voir plus de matériel coûteux dans l’espace entretenu et même construit là-bas, plutôt que de retour sur Terre.

Les activités spatiales ajoutent des milliards à l’économie américaine, mais l’incapacité de construire en orbite limite cette contribution. Aujourd’hui, les nouvelles technologies développées par le gouvernement américain et des entreprises privées montrent ce qu’il faudra pour commencer à entretenir, assembler et même fabriquer dans l’espace. Les experts disent que c’est la voie vers des usines en orbite et une habitation à long terme sur la Lune.

La première étape consistera à réhabiliter les satellites vieillissants plutôt qu’à les remplacer. La NASA prépare sa première mission pour ravitailler un vaisseau spatial. La société aérospatiale Northrop Grumman a déjà effectué deux missions pour prolonger la durée de vie des satellites et utilisera bientôt un nouveau robot spatial pour faire de même à grande échelle. La Maison Blanche a publié en avril une stratégie nationale pour le développement de ces technologies, dirigée par la conseillère en politique spatiale Ezinne Uzo-Okoro, experte en assemblage robotique qui travaillait auparavant pour la NASA.

C’est un gros problème parce que cela signifie que tous les différents départements et agences du gouvernement américain se sont réunis et ont non seulement décidé qu’il s’agissait d’une question importante, mais ont également pu parvenir à un consensus sur la manière dont le gouvernement américain devrait favoriser le service par satellite, Brian Weeden, expert en politique spatiale à la Secure World Foundation, a déclaré.

Pourquoi nous ne faisons pas déjà ce travail dans l’espace

Lorsque la Station spatiale internationale était en construction dans la première décennie du 21e siècle, la construction dans l’espace signifiait des humains en combinaison spatiale dans le vide, utilisant des outils à main pour assembler des fermes et des modules pré-assemblés sur Terre. La robotique et les ordinateurs utilisés dans les vols spatiaux n’étaient pas assez avancés pour faire le travail par eux-mêmes, et même la grande soute des navettes spatiales était trop petite pour s’adapter à un habitat entièrement assemblé.

Pamela Melroy, actuellement administratrice adjointe de la NASA, était une astronaute qui a aidé à assembler le laboratoire en orbite, pilotant deux missions de la navette en 2000 et 2002 et commandant une troisième en 2007.

Ce que nous avons fait en orbite terrestre basse avec des astronautes, de la robotique et des sorties dans l’espace était incroyable, a-t-elle déclaré. Mais nous ne pouvons pas compter sur les astronautes pour assurer la routine d’entretien des engins spatiaux, explique-t-elle. Les sorties dans l’espace sont trop dangereuses, en particulier plus loin de la planète où les radiations constituent une plus grande menace.

Au lieu de cela, des robots avancés pourraient faire le travail s’ils peuvent trouver un satellite en orbite, le rencontrer en toute sécurité, le saisir et réparer tout ce qui doit être réparé.

Le défi auquel est confronté l’entretien dans l’espace est que la plupart des engins spatiaux ne sont pas conçus pour cela. Imaginez que vous essayiez de faire le plein d’une automobile qui n’avait pas d’entrée d’essence, cela impliquerait d’une manière ou d’une autre d’ouvrir le système de propulsion et de le refermer.

Dans un monde où les lancements de fusées étaient peu fréquents, le matériel spatial a été conçu pour durer des décennies avant d’être saccagé. Mais, à mesure que les nouvelles sociétés de fusées rendent l’orbite plus accessible et que les actifs y deviennent plus importants, il est moins logique de les abandonner simplement et s’ils pouvaient être ravitaillés en carburant, remis à neuf ou recyclés ? Et si les outils pour ces emplois permettaient également des projets orbitaux plus ambitieux et lucratifs ?

Au lieu de débourser 200 millions de dollars chacun pour un actif, ils aimeraient garder ce qu’ils ont en orbite et le rendre utile d’une manière différente, a déclaré Trudy Kortes, responsable du développement technologique à la NASA.

Mais avant que les constructeurs de satellites ne commencent à installer des éléments tels que des ports de carburant dans leur vaisseau spatial, ils doivent être convaincus que cela vaut la dépense supplémentaire. C’est un problème de poule et d’œuf, dit Melroy, mais c’est un problème qui tend vers une solution.

Première étape : restez simple

Après son passage en tant qu’astronaute, Melroy est devenue cadre à Darpa, le centre de technologie avancée de l’armée. L’organisation avait un plan ambitieux pour ravitailler les engins spatiaux, un plan qui, selon elle, était bien en avance sur son temps. Sous sa direction, il s’est lancé dans un projet appelé Robotic Servicing of Geostationary Satellites, ou RSGS, en partenariat avec une société appelée Spacelogistics, LLC, une filiale de Northrop Grumman.

L’approche? Restez simple, déclare Joe Anderson, vice-président de Spacelogistics. Les satellites les plus chers (et donc les principales cibles de maintenance) volent au-dessus de la Terre sur des orbites géostationnaires qui les maintiennent alignés au-dessus d’un point spécifique de la planète. Le plus souvent, ils sont mis à la retraite non pas parce qu’ils sont obsolètes, mais parce qu’ils manquent de carburant pour les maintenir en place.

L’équipe de Spacelogistics s’est rendu compte que bien que les satellites ne soient pas préparés pour être ravitaillés, ils sont conçus pour être attachés aux fusées qui les lancent. Un véhicule pourrait se fixer sur ces appareils, puis utiliser son propre système de propulsion pour maintenir le satellite au bon endroit. En 2020 et 2021, Space Logistics a lancé deux missions avec ses véhicules d’extension de mission, qui se sont fixés avec succès sur des satellites exploités par Intelsat afin de les maintenir en orbite.

Maintenant, la société construit son véhicule Mission Robotics. Plutôt que de se fixer directement sur un satellite client, le MRV utilisera un bras robotique développé par Darpa pour fixer une unité de la taille d’un mini-réfrigérateur appelée Mission Extension Pod (MEP) sur le vaisseau spatial. Le MEP disposera d’un système de propulsion et de suffisamment de carburant pour faire fonctionner le satellite pendant encore six ans.

Une mission plus ambitieuse est en route. Plus tôt cette année, la NASA a approuvé la conception de son propre réparateur robotique, connu sous le nom d’OSAM-1. En 2026, le vaisseau spatial se lancera en orbite et ravitaillera Landsat 7, un satellite d’observation de la Terre exploité par la NASA et l’US Geological Survey. OSAM-1 utilisera des outils robotiques pour couper le blindage thermique et retirer les fils métalliques qui fixent un bouchon sur le robinet de carburant, pomper un nouveau propulseur, puis tenter de tout refermer.

Après cela, une charge utile sur le vaisseau spatial développé par Maxar tentera de construire une antenne de communication fonctionnelle et un faisceau qui pourrait être utilisé pour encadrer une station spatiale.

L’avenir de la construction d’objets dans l’espace

L’entretien par satellite est la première étape pour ces technologies parce que c’est quelque chose qui ajoute évidemment de la valeur maintenant, et les gens sont prêts à payer pour cela. Astroscale, une société basée à Tokyo qui a lancé une mission de démonstration l’année dernière pour prouver qu’elle pouvait utiliser son vaisseau spatial pour saisir et éliminer un satellite mort, a récemment remporté un investissement de 14,8 millions de dollars (15,4 millions de dollars) pour lancer une version plus grande de son vaisseau spatial d’enlèvement de débris .

Nous savons que la durabilité en orbite est une grosse affaire, a déclaré Charity Weeden, responsable des politiques publiques chez Astroscales, à Quartz l’année dernière. Il ouvre la porte à l’accès aux services en orbite, aux dépanneuses, aux stations-service, aux ateliers d’usinage, etc.

Les mêmes technologies nécessaires pour fixer ou disposer d’un satellite dans l’espace peuvent être utilisées, par exemple, pour construire des satellites, des télescopes ou des stations spatiales beaucoup plus grands en orbite.

L’élément clé ici, bien sûr, est la capacité de construire des choses qui sont beaucoup plus grandes que celles qui tiendront réellement à l’intérieur de la fusée, dit Melroy. Le télescope spatial James Webb qui a été lancé l’année dernière a exigé que son immense miroir se plie comme un origami, ce qui ajoute du risque et de la complexité. Des télescopes moins chers et plus puissants pourraient être construits si des robots étaient capables de les assembler en orbite.

Les mêmes technologies réduiraient également le coût de fabrication des biens dans l’espace. S’appuyer sur des astronautes et des installations coûteuses rend ces biens d’un coût prohibitif. Une infrastructure autonome moins chère pourrait changer la donne pour les entreprises qui pensent que des biens uniques peuvent être fabriqués en microgravité, comme des fibres optiques ultra-efficaces ou de nouveaux médicaments.

Et ces idées sont même liées au plan de retour sur la Lune. Les ingénieurs spatiaux salivent à l’idée d’extraire de la glace lunaire et de la transformer en eau, en oxygène et en carburant de fusée, mais cela aussi nécessite le type de détection et de manipulation autonomes que l’entretien des satellites démontrera.

À la Maison Blanche, Uzo-Okoro travaille à faciliter cette voie. Une tâche clé, dit-elle, sera d’aligner les investissements gouvernementaux sur ces outils, afin que les entreprises aient un signal clair de la demande qu’elles peuvent montrer à leurs investisseurs.

Comment utilisons-nous le pouvoir d’achat du gouvernement pour faciliter la croissance de l’industrie? demande-t-elle, évoquant quelques idées potentielles, allant de la création d’un index public de toutes les façons dont le gouvernement pourrait utiliser les services spatiaux au cours de la prochaine décennie, à la mise en commun des financements et de la technologie autour d’objectifs spécifiques, ou à la sélection de satellites spécifiques comme cibles pour la prolongation de la durée de vie. Les membres de son groupe de travail provenant d’agences de l’ensemble du gouvernement sont en train de le découvrir en ce moment.

Si nous, en tant que gouvernement, pouvons montrer qu’il est possible d’intégrer en toute sécurité toutes ces technologies, [it will] activer [private companies] partir et construire tous ces nouveaux modèles commerciaux vraiment fascinants, dit Melroy.

Correction : cette pièce a été mise à jour pour signaler qu’OSAM-1 sera lancé en 2026 et transportera une charge utile développée par Maxar.