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Un autre regard sur la Terre

Espace, satellites, observation de la Terre, fusées et lancements, astronomie, sciences et techniques, etc. A l 'école ou ailleurs, des images pour éveiller votre curiosité...

Bilan de l’année spatiale 2018 : les satellites mis en orbite

Publié le 22 Janvier 2019 par Gédéon in Satellites-et-lancements, Rétroviseur-un-peu-d'histoire

 

Après la synthèse des lancements orbitaux réalisés en 2018, voici mon bilan des satellites mis en orbite pendant l’année écoulée.

Je me suis lancé dans cet exercice pour la première fois en 2017. Les chiffres et les tableaux présentés ici sur les satellites apportent à mon avis un point de vue très complémentaire à celui des lancements : nombre de satellites, masse satellisée, pays propriétaires, missions principales, orbites et même couleur de la carrosserie… Le paysage qui se dessine est assez différent de ce qu’on voit à travers la seule activité de lancements.

La première illustration montre la diversité des objets mis en orbite en 2018 : de moins d'un kilogramme à plus de 16 tonnes, des orbites et des missions variées, de nombreux cubesats technologiques ou éducatifs mais aussi pour des missions opérationnelles autour de la Terre ou plus loin et même une voiture rouge, la roadster Tesla d’Elon Musk mis en orbite par la première Falcon Heavy…

 

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Bienvenu au zoo spatial ! Un aperçu des satellites lancés en 2018,
montrant la diversité des masses, des orbites, des missions et des couleurs. Note : les différents satellites ne sont pas représentés
à la même échelle. Infographie Gédéon

 

L’année spatiale 2018 en résumé et les satellites en quelques chiffres

Un résumé qualitatif très court : beaucoup plus de lancements mais moins de satellites. Beaucoup moins de tout petits satellites (moins de 10 kg) mais la masse moyenne d’un satellite continue à baisser.

Je vais maintenant vous arroser avec quelques chiffres mais c’est assez instructif…

En chiffres, j’ai compté 444 satellites mis en orbite avec succès en 2018. 413 ont été mis en orbite par une fusée (contre 370 en 2017) et seulement 31 lâchés (« released ») à partir de l’ISS (82 en 2017) dont, pour l’anecdote, quelques-uns « à la main » au cours d’une sortie extravéhiculaire (EVA).

Malgré un nombre de lancements record (114 tentatives en 2018 contre 91 en 2017 et 85 en 2016), expliquant le nombre élevé de satellites mis en orbite, la masse totale satellisée baisse : 361 tonnes en 2018 contre 381 en 2017. La masse moyenne satellisée tombe à 812 kg (840 kg en 2017), avec de très fortes disparités : de moins de 1 kg à plus de 16 tonnes pour le cargo HTV-7.

Néanmoins, le nombre de très petits satellites chute assez fortement : 215 satellites de moins de dix kilogrammes (au lieu de 282 en 2017) pour moins d’une tonne satellisée au total. On note une baisse des missions opérationnelles, avec en particulier moins de satellites lancés par Planet et Spire. Les cubesats à vocation technologique ou universitaire occupent une place importante.

81 satellites ont une masse supérieure à une tonne. Cela ne représente qu’environ 18% du nombre total de satellites lancés en 2018 mais 83% de la masse satellisée…

 

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En quelques chiffres, le bilan des satellites mis en orbite en 2018 : nombre, masse, orbites,
missions, pays propriétaires, couleur de la carrosserie, etc. Infographie : Gédéon

 

Orbites et types de missions lancées en 2018

La figure qui suit résume les profils des clients, les orbites visées et les types de missions.

En nombre de satellites, les deux principales missions opérationnelles restent les télécommunications, qui arrivent en tête du classement en 2018 avec 114 satellites (soit 26% du total) et l’observation de la Terre et la reconnaissance (108 satellites soit 23% du total). Sur la troisième marche du  podium, les missions technologiques (93 satellites ou 21%) n’ont pas un caractère opérationnel : cette catégorie un peu fourre-tout inclut les démonstrateurs technologiques, les satellites éducatifs et quelques « pathfinders », précurseurs de missions plus opérationnelles.

 

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Satellites mis en orbite en 2018 : types de clients, orbites visées (en % du nombre total) et missions (en % du nombre total et en % de la masse totale satellisée. Infographie : Gédéon

 

Le retour des missions scientifiques

On note aussi avec plaisir le retour des missions scientifiques et d’exploration vers des orbites lointaines, absentes en 2017. 2018  a été une année particulièrement riche pour les missions d’exploration avec :

  • Le télescope spatial américain TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite).
  • La sonde Mars Insight (accompagné des cubesats MarCO-A et MarCO-B), avec l’instrument français SEIS.
  • Le satellite Queqiao (accompagné de Longjiang 1 et Longjiang 2) positionné au point de Lagrange L2 du système Terre-Lune pour établir un relais de communication.
  • Le sonde Parker Solar Probe.
  • BepiColombo en direction de Mercure.
  • La mission lunaire Chang'e 4 et le rover lunaire Yutu 2, qui s’est posée sur la face cachées de la Lune au début du mois de janvier 2019.

Il y a aussi un regain d’activité du côté de la navigation (27 satellites) avec le déploiement de la constellation chinoise Beidou (18 satellites) en orbite MEO. Quatre satellites Galileo ont également été lancés, deux satellites russes GLONASS, un satellite indien IRNSS et un satellite GPS de nouvelle génération (GPS III SV01).

C’est l’orbite basse (LEO pour Low Earth Orbit) qui est la première destination visée en 2018, avec 372 satellites (84% du total des satellites lancés). Dans la suite de cette analyse, je sépare orbite LEO et orbite dite ISS pour bien distinguer les missions liées aux vols habités (douze vaisseaux et cargos dont 3 vols habités réussis).

L’orbite géostationnaire est la deuxième destination avec 33 satellites (7,5% du total) suivie par l’orbite MEO (utilisée surtout pour les constellations de satellites de navigation) avec 27 satellites.

45 % des satellites lancés sont des satellites commerciaux. Le reste se répartit en missions institutionnelles, militaires ou duales (notez que je classe les satellites de navigation dans les missions duales, cela peut se discuter selon les programmes).

 

Des kilos pour faire le poids en impesanteur…

Le nombre de satellites est important mais leur masse et la masse totale satellisée sont également de très bons indicateurs de l’activité spatiale, même dans un contexte de course à la miniaturisation.

Les vols habités et les missions de ravitaillement sont un très bon exemple : ils ne représentent que moins de 3% des objets (12 missions réussies) mis en orbite mais plus d’un quart de la masse totale satellisée (près de 26% soit 93 tonnes). A l’opposé, les 92 satellites dits technologiques, qui occupent la troisième place du podium du nombre de satellites lancés en 2018, ne représentent, d’après mon inventaire, que 1,4 tonnes soit 0,39% du total…

Les figures suivantes donnent quelques détails sur la répartition des satellites lancés par catégorie de masse.

 

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Bilan des satellites 2018. Nombre de satellites et masse satellisée par gamme de masse. Infographie : Gédéon

 

Small is beautiful but big is still alive

De manière très grossière, on peut résumer ainsi :

  • 215 satellites (soit 48,42% du total) de moins de 10 kg représentent moins d’une tonne mise en orbite (0,25% du total), exclusivement en orbite basse.
  • 81 satellites (18,24% du total) de plus d’une tonne représentent 346 tonnes mises en orbite (soit 83,2% du total de la masse satellisée en 2018), d’abord vers l’orbite GEO (136 tonnes) puis vers la Station Spatiale Internationale (93 tonnes) et l’orbite LEO (39,7 tonnes).
  • 45 satellites (10,14%) ont une masse comprise entre 10 kg et 100 kg pour un total d’environ 2 tonnes en orbite (0,55% du total).
  • 103 satellites (23,2%) ont une masse comprise en 100 kg et 1000 kg pour un total de 57,7 tonnes (16% de la masse totale satellisée.

Les deux courbes suivantes détaillent l’orbite basse et l’orbite géostationnaire. Pour l’orbite basse, je sépare également l’orbite ISS (vols habités et missions de ravitaillement) et je ne fais pas apparaître les satellites de moins de 10 kilogrammes pour améliorer la lisibilité.

 

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Bilan des satellites 2018. Nombre de satellites mis en orbite en orbite basse et masse
satellisée par gamme de masse. Satellites de masse supérieure à 10 kg uniquement.
Infographie : Gédéon

 

A l’exception des douze missions vers l’ISS (avec une masse record de 16,5 tonnes pour le cargo japonais HTV Kounotori 7), les plus gros satellites lancés en orbite basse sont surtout des missions institutionnelles ou militaires pour l’observation de la Terre (Paz, Mohammed VI-B, Sentinel-3B, 3 satellites Gaofen chinois, PRSS ou SAOCOM-1A, etc.) ou la reconnaissance (CSO-1, NROL 47 – USA 281 ou deux satellites radar japonais IGS Intelligence Gathering Satellite), l’écoute ou la détection de signaux électromagnétique (par exemple 8 satellites chinois de la constellation Yaogan), la météorologie (Metop-C et Aeolus pour Eumetsat et l’ESA ou Ibuki-2 alias Gosat-2 pour la JAXA japonaise) et les sciences de la Terre (avec notamment les deux satellites de la mission GRACE Follow-On).

L’année 2018 a vu également la suite du déploiement de la constellation Iridium Next avec 25 satellites mis en orbite, plus de la moitié des satellites de 500 à 1000 kg lancés en 2018. La nouvelle constellation Iridium est complète depuis janvier 2019 après le premier lancement Falcon 9.

 

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Bilan des satellites 2018. Nombre de satellites mis en orbite en orbite géostationnaire
et masse satellisée par gamme de masse. Infographie : Gédéon

Les satellites mis en orbite géostationnaires restent de très gros bébés, à deux exceptions près en 2018 avec Podsat (DARPA), moins de 100 kg, et Eagle (construit par Orbital-ATK pour l’Air Force Research Laboratory), a priori moins d’une tonne, deux missions destinées à libérer des plus petits satellites. On sent que les missions d’« inspection » en orbite intéressent la défense américaine.

Mais pour l'essentiel, l’application reine en orbite géostationnaire reste les télécommunications (22 satellites dont 12 commerciaux avec une masse moyenne d’environ 4650 kg). L’arrivée des satellites à propulsion « tout électrique » (Full-EOR pour Full Electric Orbit Raising) ne semble pas encore avoir d’impact sur la masse. Il est encore un peu tôt et les clients (par exemple SES-12 et SES-14 construits par Airbus Defence and Space) qui s’y sont lancés semblent privilégier l’augmentation de la charge utile et non la réduction drastique de la masse totale.

Il y a eu également trois satellites de météorologie (GOES 17 pour la NOAA américaine, Fengyun-II 09 pour la Chine et Geo-Kompsat-2A pour la République de Corée), trois satellites de navigation (deux chinois et un indien), un satellite américain d’alerte avancée (SBIRS GEO-4) pour la détection de missiles balistiques et TJS-3, probablement un satellite militaire chinois d’alerte avancée ou d’écoute. C’est dans le cas de ces gros satellites militaires dont les caractéristiques sont gardées jalousement secrètes que l’incertitude sur la masse totale satellisée est la plus importante.

 

Les pays propriétaires des satellites lancés en 2018

Comme l’an dernier, en complément du classement des pays lanceurs (nombres de satellites et masse totale satellisée), je fais l’inventaire des pays propriétaires de satellites lancés en 2018.

En 2018, j’ai compté 44 pays (à comparer à 48 en 2017), en incluant tout pays qui possède au moins un cubesat en orbite. La liste raccourcit beaucoup si on prend comme critère les pays possédant plus de 1000 kilogrammes mis en orbite en 2018 : il n’en reste que 19.

Je me suis amusé à faire le classement de quinze premiers pays selon le critère du nombre de satellites en orbite et selon la masse satellisée. Le classement diffère un peu si on compte le nombre de satellites de plus de 10 kg.

Une précision : je fais apparaître à la fois l’Europe et ses états membres car l’Europe possède ses propres satellites (par exemple les satellites Sentinel du programme Copernicus, les satellites Galileo ou les satellites de l’Agence Spatiale Européenne).

 

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Satellites lancés en 2018 - pays propriétaires - per owner - nations - country - nombre de satellites et mass - spacefairing nations - payload

Bilan des satellites lancés en 2018. Nombre de satellite et masse satellisée par pays propriétaire.
En bas, mêmes informations en comptant uniquement les satellites de plus de 10 kilogrammes.
Infographie : Gédéon.

 

Grâce au lancement du satellite CSO-1 en décembre, la France atteint cette année la 16ème place, avec 3,6 tonnes mises en orbite…

Je ne crois pas que l’incertitude de masse concernant les missions militaires affecte le classement des masses satellisées. La question peut se poser à la fois pour la Russie et la Chine qui sont dans un mouchoir de poche en terme de masse totale satellisée (respectivement 63,7 tonnes et 61 tonnes soit moins de 5% d’écart). Avec mes estimations de masse, alors que la Chine occupe la première place du podium en nombre de lancement, elle occupe la troisième place derrière la Russie. Par prudence, disons que la Chine et la Russie sont à égalité loin derrière les Etats-Unis.

Ces graphiques illustrent en effet la large suprématie américaine selon les critères de propriété des satellites (nombre et masse mise en orbite) : selon le critère de propriété des satellites, petits ou gros, près de 45% de la charge utile mise en orbite en 2018 appartient aux américains. Il s’agit de satellites gouvernementaux ou appartenant à des opérateurs établis (comme Iridium). C’est aussi aux USA que les startups du spatial reste les plus dynamiques (avec les plus « vieilles » comme Planet ou Spire mais aussi de nouveaux opérateurs qui se lancent.

Les trois premiers pays du classement (USA, Russie et Chine) possèdent plus de 71% des satellites mis en orbite et près des deux tiers (63,4%) de la masse totale satellisée.

Il peut sembler étonnant de voir dans les quinze premiers des pays comme le Luxembourg (cinquième place), Espagne (neuvième place) ou Royaume-Uni (douxième place). C’est là où sont installés les sièges de grands opérateurs de télécommunications spatiales comme SES, Hispasat ou Avanti (ceux qui ont lancé en 2018). Notez qu’il n’est pas toujours évident d’affecter un satellite à un pays, en fonction de l’implantation de la société mère ou de ses filiales. Par exemple, je comptabilise les satellites O3B lancés en 2018 comme appartenant à une société luxembourgeoise depuis le rachat de O3B Networks par SES.

L’Europe avec ses missions propres (Copernicus, Galileo) pour la Commission européenne, l’ESA ou Eumetsat) occupe la huitième place avec 9 satellites et 13,7 tonnes en orbite.

Si on regroupe tous les pays européens sous une même bannière (rêvons un peu avant les élections européennes…), on atteint plus de 47 tonnes en orbite (46 tonnes en 2017) et 53 satellites : l’Europe passe alors de la septième à la quatrième place du classement derrière la Chine.

Envie de plus d'Europe ?

 

Un dernier pour la route

Pour terminer, voici une petite analyse des satellites mis en orbite par les trois principaux opérateurs de lancements : Arianespace, United Launch Alliance (ULA) et SpaceX.

L’illustration suivante compare les nombre de satellites et la masse totale satellisée par type d’orbite ainsi que le profil des clients (opérateur commercial, institutionnel civil, militaire ou usage dual). Je mets les satellites de navigation dans la catégorie « dual » et l’institutionnel civil inclut l’export institutionnel.

 

Bilan des opérateurs de lancements - Arianespace - United Launch Alliance - SpaceX - nombre de satellites - masse totale satellisée - type de clients - orbites - orbits - orbital launch - Launching services - Space year in review

Bilan des satellites lancés en 2018. Comparaison des trois opérateurs de lancement (Arianespace, United Launch Alliance et SpaceX) : nombre de satellites et masse totale satellisée par type d’orbite, profil des clients. Infographie : Gédéon

 

Le profil d’ULA est très particulier avec exclusivement des missions institutionnelles et militaires (pas de satellites commerciaux).

Séparer les orbites « LEO » et « ISS » met en évidence l’importance des vols habités pour SpaceX : un petit nombre de missions (3 missions) mais une masse totale satellite très importante (20,5 tonnes). On se souvient de l’impact qu’a eu le cargo automatique européen ATV sur l’activité d’Arianespace : cinq cargos de plus de vingt tonnes…

Dans le cas d’Arianespace, trois des six satellites institutionnels civils lancés en 2018 sont pour des clients export (Maroc, Inde et République de Corée). en 2018,

Pour les trois opérateurs, en 2018, les gros satellites géostationnaires restent le marché le plus important selon le critère de masse totale satellisée.

 

Quelques précisions sur la méthode de calcul et les marges d’erreur

Comme pour les lancements orbitaux, je m’appuie sur les sources ouvertes et les sites de référence (voir la liste à la fin de cet article) et les contributions d’amateurs éclairés blogueurs ou twittos avec qui j’échange.

La comptabilité des satellites est plus complexe que celle des lanceurs : les lancements sont rarement tenus secrets et on connaît à peu près les caractéristiques des fusées utilisées. Deux éléments rendent l’exercice plus difficile et fastidieux pour l’inventaire des satellites lancés :

D’abord, il y en a beaucoup… 4 fois plus que le nombre de lancements. Et les lancements multiples de satellites en novembre et décembre (28 satellites sur la Soyouz lancée de Vostochny le jour du réveillon de noël dont créé du travail supplémentaire alors que je pensais arriver au bout… Dans ce cas, c’est juste une question de sueur.

Ensuite, des informations précises sur la masse et la mission ne sont pas toujours publiées. Pour les cubesats, on peut facilement extrapoler si on connaît le format 1U, 3U ou 6U. Pour les satellites militaires, quel que soit le pays, la masse est rarement connue : il faut l’estimer en connaissant la mission, les performances du lanceur ou en analysant des photographies…

L’incertitude sur la masse des missions militaires à mon avis la principale source d’erreur : si j’avais oublié la totalité des cubesats de moins de 10 kilos lancés en 2018, l’impact serait de moins d’une tonne sur le résultat final.

Pour les satellites militaires, il me reste quelques doutes (par exemple les chiffres publiés sur la  masse du satellite Kosmos 2525 EMKA, entre 150 et 200 kg selon les sources me paraissent très bas pour la charge utile unique d’une fusée Soyouz). Je serais heureux de partager et discuter mes estimations avec quelques fans du spatial éclairés. Globalement, j’estime donc que la marge erreur sur mon estimation de la masse satellisée est de l’ordre de 1 à 2% au maximum.

Je précise également que je comptabilise le « flux montant » d’objets mis effectivement en orbite de manière autonome. Par exemple, je ne compte pas les échecs de mise en orbite, les satellites « stockés » temporairement à bord de la station spatiale internationale (ISS) ou le flux descendant (je ne prends pas en compte les désorbitations ou les rentrées atmosphériques. Cela explique les différences que vous pourrez trouver sur d’autres sites de référence.

 

En savoir plus…

 

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