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Magazine
réalisé par Théo Pirard Avril 2001
PROBA-1
: MICROSATELLITE
"C'est le plus gros des micro-satellites et c'est le plus petit des mini-satellites". Paul Verhaert, au sourire rayonnant, n'est pas peu fier de montrer le premier engin spatial "made in Belgium", complètement assemblé dans une salle propre de son entreprise à Kruibeke, dans la banlieue d'Anvers. Il s'agit de PROBA-1 (Project for On-Board Autonomy), un petit satellite compact et intelligent de près de 100 kg. Pour décrire ce premier satellite "en vol libre" qu'il va fabriquer pour une livraison sur orbite à l'ESA (Agence Spatiale Européenne), il paraphrase la présentation européenne de la Belgique spatiale : "C'est à la fois le plus grand des petits et le plus petit des grands".
Cette Belgique est un royaume fédéral constitué de trois régions pour leur spécificités économiques : la Flandre, la Wallonie et Bruxelles. C'est l'industrie flamande qui a voulu ce projet de micro-satellite automatisé dans le cadre du programme technologique GSTP (General Support Technology Programme) de l'ESA. Comme les industriels francophones de la Wallonie et de Bruxelles ont été des pionniers de l'Europe dans l'espace, ils ont réussi à se faire une place dans des créneaux d'activités spatiales, grâce à des programmes d'initiative française dans les années 70, comme Symphonie (télécommunications), Météosat (météorologie), SPOT (télédétection), Ariane (transport sur orbite)... : ils réalisent avec Alcatel ETCA des équipements pour l'alimentation électrique des satellites, participent au développement et à la production de lanceurs Ariane avec SABCA (servo-commandes) et TechSpace Aero (vannes), testent des systèmes opto-électroniques dans une infrastructure européenne de simulateurs au Centre Spatial de Liège ... Dans une stratégie "faster, better, cheaper" La Région flamande, désireuse d'avoir un rôle dans les technologies de l'espace, mise sur les applications de la robotique spatiale, avec la réalisation d'une plate-forme miniaturisée pour effectuer dans de courts délais des missions peu coûteuses sur orbite. Ainsi PROBA-1, avec une charge utile de 25 kg, a été proposé à l'ESA pour démonter les performances d'un bus intelligent pour des observations de la surface terrestre et pour des mesures sur l'environnement spatial. Le contrat que l'ESA a passé avec la société Verhaert Design & Development lui donne l'occasion de se positionner comme systémier d'instruments spatiaux et de satellites complets. Par ailleurs, il vise à rééquilibrer en faveur de la Flandre le retour industriel de la participation belge aux activités de Europe dans l'espace. La réalisation de PROBA s'inscrit dans une nouvelle stratégie de l'ESA, qui s'inspire de la politique "faster, better, cheaper" (plus vite, mieux, moins cher) que Daniel Goldin, l'administrateur de la NASA, a voulu appliquer à l'industrie américaine pour réussir des missions performantes aux moindres frais et dans de courts délais. C'est par le biais du programme technologique GSTP de l'ESA que la mission PROBA est financée par les SSTC (Politique scientifique fédérale) qui gèrent le programme spatial belge. "La forme compacte de Proba, explique Piet Holbrouck, Directeur du Département Espace de Verhaert D & D, permet un encombrement minimal à bord de la fusée indienne PSLV. Il a nécessité l'emploi de systèmes high-tech miniaturisés pour l'autonomie en vol et pour le contrôle d'attitude sur orbite de Proba."
PROBA, avec sa forme de cube allongé (0,80 x 0,60 x 0,60 m), est bel et bien le prototype d'une filière de petits satellites bon marché. Cinq de ses faces sont recouvertes de cellules solaires à l'arsenide de gallium; la sixième face est occupée par la charge utile. Son concept répond à la méthodologie COTS (Commercial Off-The-Shelf) des composants commerciaux sur étagère. PROBA constitue par ailleurs un banc d'essais pour la technologie MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) des micro-systèmes électro-mécaniques. Sa plate-forme, dite intelligente, est équipée d'un ordinateur de bord avec une mémoire de masse (jusqu'à 1 GBit) et des processeurs à hautes performances, de systèmes de contrôle d'attitude et de pointage de précision avec senseurs stellaires, avec récepteur GPS (Global Positioning System), avec 2 magnétomètres, 4 barres magnétisables, 4 roues à réaction ou gyroscopes miniatures... Aux côtés de Verhaert, comme maître d'oeuvre, on trouve, à bord de la plate-forme PROBA, Spacebel (Belgique) pour l'informatique embarquée pour le traitement des données, Space Systems Finland et l'Université de Sherbrooke (Canada) pour le système de contrôle d'attitude et de navigation sur orbite, Officine Galileo pour les panneaux de cellules solaires.
Une "première" de 17,5 millions d'euros Depuis fin mars, le micro-satellite de fabrication belge se trouve au centre d'essais Intespace à Toulouse pour subir, durant un mois, des tests thermiques, électriques et vibratoires. Une fois réussi cet examen crucial, PROBA-1 recevra son logiciel de bord définitif pour remplir sa mission de façon autonome. Il doit être prêt durant juin pour prendre la route de l'Inde. Sur la base de lancements que l'ISRO (Indian Space Research Organisation) opère sur l'île de Sriharikota, au Nord de Madras, il sera accroché sur le quatrième étage à propulsion de la fusée indienne PSLV. Le lancement du 6ème exemplaire (PSLV-C3), prévu durant cet été entre la fin août et la mi-septembre, servira à mettre en orbite quasi polaire à quelque 560 km d'altitude un satellite technologique de plus d'1 tonne, réalisé par l'ISRO : il est destiné à des prises de vues rapprochées de la surface terrestre (qui permettront d'observer des détails de l'ordre du mètre). Il s'agira par ailleurs d'un tir commercial, puisque deux charges additionnelles seront emportées suite à des contrats de la société Antrix Corporation de Bangalore : les microsatellites BIRD (Bispectral InfraRed Detection, d'une masse de 78 kg) pour le DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) et PROBA-1 (97 kg) de l'ESA pour Verhaert. "Ce lancement nous a été proposé par Antrix au prix intéressant de 850.000 dollars, explique Jo Bermyn, le chef de la mission PROBA. Il faudra un réallumage du 4ème étage pour pouvoir satelliser PROBA-1 sur son orbite héliosynchrone entre 600 et 800 km". Sur cette orbite, PROBA-1 aura à démontrer ses possibilités de vol autonome pendant au moins deux années. Durant la la première demi-année, il sera mis à la disposition de l'ESA pour son programme d'innovations technologiques. Par la suite, les SSTC belges et Verhaert comptent l'utiliser pour des expériences scientifiques et éducatives. L'ensemble de la mission, lancement et équipement au so; compris, revient à près de 17,5 millions d'euros. Son contrôle sera assuré depuis la station ESA de Redu (province belge de Luxembourg). Le petit terminal en bande S (avec une parabole orientable de 2,4 m), l'équipement pour ses essais et son contrôle sur orbite sont en cours d'installation par l'entreprise SAS (Space Applications Services) de Zaventem-Bruxelles. PROBA-1 sera dans le champ de visibilité de Redu quatre fois par jour pendant dix minutes. Les opérations de collecte de données et de chargement d'ordres seront automatisées. Il sera possible de passer des ordres au micro-satellite et d'en recevoir les données au moyen d'un simple PC, via une liaison Internet.
A la portée de groupes d'élèves En coopération avec l'Euro Space Society que préside l'astronaute belge Dirk Frimout, les autorités fédérales et régionales de Belgique ont lancé le concours Eduproba dans l'enseignement secondaire. Des groupes d'élèves, sous la conduite de professeurs, ont été invités à concevoir des expériences qui pourraient être réalisées avec le premier micro-satellite européen PROBA-1 et à en devenir les utilisateurs. Neuf écoles dans la Communauté française et une douzaine de la Communauté flamande ont mis en place des équipes de recherche et fait des propositions pour participer à l'exploitation de PROBA-1. Ainsi quelque 350 élèves ont suivi en février un stage de formation Eduproba à l'Euro Space Center de Transinne-Libin (non loin de la station ESA de Redu). Durant trois jours en classe de l'espace, ils ont pu perfectionner leurs connaissances des systèmes spatiaux et, pour leur projet, se faire expliquer par les ingénieurs de la société Verhaert le fonctionnement du micro-satellite. La plupart des propositions concerne des activités de télédétection avec des observations "in situ" et depuis l'espace.
Au-delà de la démonstration technologique, une double mission est confiée à la charge utile de PROBA-1 :
Une affaire... à suivre Piet Holbrouck, Directeur général de la firme Verhaert, est conscient des nombreux efforts en recherche et développement qu'il a fallu consentir pour ce projet technologique : "Le résultat est là : notre plate-forme Proba a plusieurs années sur ses concurrentes grâce à son autonomie de vol, sa stabilization trois axes, son accessibilité via Internet. Nous attendons beaucoup du fonctionnement en orbite de notre premier satellite pour donner suite à des contacts que nous avons déjà pour d'autres missions. Un second exemplaire, assez identique au premier, pourra être réalisé en un an et être proposé pour un service opérationnel." Un tel micro-satellite devrait être discuté dans le cadre d'activités nouvelles de la coopération spatiale belgo-russe. La société Verhaert - qui emploie 170 personnes dont près d'une centaine pour son "Space Business Unit" - est à la recherche d'un partenariat commercial dans le contexte européen d'une alliance des petites et moyennes entreprises pour les systèmes spatiaux. D'ores et déjà, une version améliorée avec PROBA-2 retient l'attention de l'ESA. Nouveau défi : la moitié de la masse de ce microsatellite consistera en la charge utile. Un appel à propositions d'expériences est en cours pour une mission prévue à partir de 2004. La mission ARGUS (Advanced Resolution Generated Using Small Satellites), pour des prises de vues avec une résolution de 1 m, est à l'étude. Elle pourrait être réalisée dans le cadre d'une constellation européenne de petits satellites GMES (Global Monitoring for Environment and Security) au service de l'environnement et de la sécurité.
Pour Paul Verhaert, qui osa en 1984 lancer son entreprise dans l'aventure de l'espace, la partie est loin d'être gagnée : "Notre choix de se présenter comme "petit" systémier n'est pas toujours apprécié par les "grands" maîtres d'oeuvre. Et les tentatives visant à freiner notre développement sont nombreuses. Le nouveau créneau belge mérite une attention à long terme de la Politique scientifique fédéraleà Bruxelles. Les marchés spatiaux restent des marchés émergents, variables et mal définis avec un besoin de développement permanent pour maintenir sa position pour autant qu'elle soit déjà acquise."
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