Les satellites peuvent-ils travailler comme des abeilles ?

Les trois satellites de la mission V-R3x. Dessin © Nasa
La Nasa teste un nouveau dispositif pour que les petits satellites puissent travailler ensemble de manière autonome. Une avancée très attendue qui risque de devenir incontournable dans les années qui viennent.

Le 25 janvier 2021, SpaceX a battu un record en mettant en orbite pas moins de 143 satellites en un seul lancement. Parmi eux, trois passagers insignifiants au premier abord : des cubesats noirs avec un air de télé à tube cathodique. Pourtant, ces minisatellites vont être scrutés de près par la Nasa. Ils ont pour mission de développer une technique nouvelle : les essaims de satellites. Des satellites interconnectés qui se contrôleraient seuls, de manière autonome.

La mission V-R3x consiste à faire communiquer ensemble ces trois petits cubes d’un kilo chacun placés en orbite basse. Ils échangeront des signaux radio et continueront à mesurer la distance entre eux tandis qu’ils s’éloigneront pendant trois à quatre mois. « C’est un tout premier test pour permettre un déploiement à plus grande échelle », résume Zac Manchester, le directeur de la mission issue de l’Institut robotique de l’université de Carnegie Mellon. Si tout se passe bien, ces satellites pourront se traquer mutuellement et continuer à communiquer sans intervention extérieure. Les prémices d’un réseau appelé à devenir bien plus grand et plus performant.

Zac Manchester, directeur de la mission V-R3x. © L. A. Cicero
Zac Manchester, directeur de la mission V-R3x. © L. A. Cicero

Envoyer des informations d’un satellite à l’autre est déjà possible aujourd’hui. Grâce à leurs antennes, les engins peuvent transmettre des quantités de données plus ou moins importantes à leurs voisins. Mais ce que veut faire l’équipe de Zac Manchester est d’un tout autre niveau. L’idée est de faire en sorte qu’en plus de communiquer entre eux, ces satellites analysent eux-mêmes les données échangées pour se déplacer en fonction des autres. Comme une abeille qui effectue certaines actions au service de toute la ruche.

Un télescope spatial géant

Une avancée future que les chercheurs ont bon espoir de voir émerger rapidement. « Elle est très attendue pour mener à bien certains projets. Comme construire un télescope spatial géant, confie Daniel Hernandez, spécialiste des petits satellites et retraité du Cnes. Une des pistes pour y arriver est de donner un bout de télescope à chaque membre de toute une armée de satellites. Mais c’est plus facile à dire qu’à faire ! »

En effet, dans ce cas précis, le contrôle par le sol est impossible. Il faut que les satellites soient tous coordonnés, tous à la bonne place en train de pointer leurs instruments au bon endroit. En plus, ils doivent aussi s’ajuster en permanence de manière synchronisée pour bien suivre leur cible.

Autre intérêt : faire en sorte que les constellations de satellites se dirigent seules comme une entité unique, comme un essaim encore une fois, alors qu’elles grossissent et risquent de devenir ingérables dans les années qui viennent avec un contrôle traditionnel. La constellation Starlink, par exemple, a dépassé la barre des 1 000 satellites et n’a pas prévu de s’arrêter là.

L’équipe prépare les trois petits satellites pour le lancement. © Nasa/Ames Research Center
L’équipe prépare les petits satellites pour le lancement. Les trois cubstas sont placés ensemble dans un long boitier qui, une fois largué dans l’espace, les libérera. © Nasa/Ames Research Center

Actuellement, dans les différentes constellations de satellites en activité comme Starlink ou OneWeb, les données récoltées sont toutes centralisées, traitées au sol, puis renvoyées pour guider les engins. Une méthode qui fonctionne avec un nombre d’engins en activité encore raisonnable. Mais pour aller plus loin, selon Zac Manchester, il faut faire autrement : « Nous avons besoin d’un algorithme décentralisé. Les satellites doivent échanger des messages, prendre des mesures, et arriver seuls à la meilleure solution de navigation. »

Pour Daniel Hernandez, le projet n’est pas encore près d’aboutir : « Faire des tests, c’est facile. Mais en conditions réelles pour arriver à ce résultat, il faudra envoyer plus de données, et donc avec des satellites plus gros, plus chers. De simples cubesats comme ceux de V-R3x ne suffiront pas. » Des limites reconnues par Zac Manchester et son équipe : « Nous n’en sommes qu’aux premiers tests avec des satellites que pour l’instant, nous ne pouvons pas contrôler, ils n’ont pas de propulsion. Mais quand la question de la communication sera réglée, nous pourrons aller plus loin. »

En tout cas, la Nasa, elle, est très enthousiaste à l’idée d’avoir ces satellites autonomes à l’heure où les nouvelles missions lunaires habitées commencent à pointer le bout de leur nez. Le programme Artemis pourrait ainsi bénéficier d’une armada de satellites venus faire de la reconnaissance vers la Lune en vue des futurs atterrissages. Une mission inconcevable s’ils sont contrôlés depuis le sol avec les délais.

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