Construis un satellite ! Glisse chaque pièce à sa place (ou touche une pièce, puis touche sa place). Choisis ensuite un niveau, du « waouh » des petits jusqu’au niveau universitaire.
À quoi sert chaque pièce
📦 Plateforme
La plateforme est le corps du satellite. Elle tient tout ensemble, comme un sac à dos qui porte tous les outils.
La plateforme donne au satellite sa structure, distribue l’électricité, garde les pièces à bonne température, fait tourner l’ordinateur de bord et contrôle l’orientation. Les ingénieurs réutilisent souvent une même plateforme pour plusieurs missions.
Sous-systèmes de la plateforme : structure, énergie électrique, contrôle thermique, commande et traitement des données, détermination et contrôle d’attitude, et communications. Les concepteurs arbitrent les budgets de masse, d’énergie et de volume selon les besoins de la charge utile.
🔭 Charge utile
La charge utile est l’outil de travail du satellite, comme un appareil photo qui photographie les forêts depuis l’espace !
La charge utile est la raison d’être du satellite : caméras, radar ou instruments qui mesurent l’air, la glace, les forêts ou les océans. Tout le reste à bord sert à l’aider.
Les exigences de la charge utile (résolution, bandes spectrales, fréquence de revisite, volume de données) dictent le choix de l’orbite et la taille des systèmes d’énergie, de pointage et de liaison descendante. Un radar demande de grandes antennes et beaucoup d’énergie ; un instrument optique demande un pointage très stable.
🧭 Capteurs d’orientation
Les satellites utilisent des caméras à étoiles pour savoir dans quelle direction ils pointent, comme les marins qui se guident avec les étoiles.
Les viseurs d’étoiles, les capteurs solaires et les gyroscopes indiquent au satellite dans quelle direction il est tourné. Un récepteur GPS lui dit où il se trouve sur son orbite.
La détermination d’attitude fusionne les données des viseurs d’étoiles, gyroscopes, capteurs solaires et magnétomètres, souvent avec un filtre de Kalman. Des roues de réaction, des magnéto-coupleurs ou des propulseurs orientent ensuite l’engin pour garder instruments et antennes sur leur cible.
☀️ Panneaux solaires
Les panneaux solaires sont le repas du satellite. Ils transforment la lumière du Soleil en électricité !
Les panneaux solaires transforment la lumière en électricité, et des batteries en stockent une partie pour les passages dans l’ombre de la Terre.
Le dimensionnement des panneaux tient compte du temps passé en éclipse, du rendement des cellules, de l’angle du Soleil et de la lente perte de puissance due aux radiations. Les satellites utilisent souvent des cellules multijonctions, qui convertissent plus de lumière par mètre carré que les panneaux de toit courants.
🔥 Propulsion
De petits propulseurs donnent de douces poussées pour que le satellite reste au bon endroit.
Les propulseurs relèvent ou ajustent l’orbite et aident à éviter les débris. En fin de mission, ils peuvent faire descendre le satellite pour qu’il se consume au lieu de devenir un débris.
Les propulseurs chimiques donnent une forte poussée ; les propulseurs électriques (ioniques ou à effet Hall) consomment beaucoup moins d’ergols mais poussent doucement longtemps. Prévoir la fin de vie fait partie de la durabilité spatiale, comme dans la Charte Zéro Débris.
📡 Antennes
Les antennes permettent au satellite de parler à la Terre et d’envoyer ses images à la maison !
Les antennes envoient les données et reçoivent les commandes. Des stations au sol partout dans le monde captent les signaux quand le satellite passe au-dessus.
Les bilans de liaison équilibrent puissance d’émission, gain d’antenne, distance, fréquence et bruit. Le spectre radio est limité et soumis à licence, une des raisons pour lesquelles les missions se tournent vers le laser et le traitement à bord.
Communication laser : parler avec la lumière
Certains satellites envoient leurs messages avec une lumière laser invisible au lieu de la radio. C’est comme envoyer toute une bibliothèque à la maison en quelques minutes !
Les liaisons laser (optiques) codent l’information dans la lumière infrarouge. Le faisceau est très étroit : il transporte bien plus de données que la radio, mais il faut le pointer très précisément et les nuages peuvent le bloquer.
Les liaisons laser (optiques) codent l’information dans la lumière infrarouge. Le faisceau est très étroit : il transporte bien plus de données que la radio, mais il faut le pointer très précisément et les nuages peuvent le bloquer.
En 2023, le CubeSat TBIRD de la NASA a envoyé 4,8 téraoctets de données sans erreur au sol en moins de cinq minutes, à 200 gigabits par seconde : la liaison satellite-sol la plus rapide jamais enregistrée.
Les terminaux optiques exigent un pointage extrêmement précis, des stations au sol sous un ciel dégagé et des protocoles de récupération d’erreurs (TBIRD utilisait la répétition automatique) pour résister aux évanouissements atmosphériques.
Comment cela aide les gens et la nature : des liaisons plus rapides livrent plus tôt les données sur les inondations, les incendies et les forêts à ceux qui en ont besoin.
Calcul en orbite (l’IS dans l’espace)
Certains satellites ont un petit cerveau SI qui jette les photos nuageuses avant de les envoyer !
En 2020, Φ-sat-1 de l’ESA est devenu le premier satellite européen à faire tourner un modèle SI d’apprentissage profond à bord. Il triait les images nuageuses des images claires, pour n’envoyer au sol que les photos utiles.
Au sol, beaucoup de centres de données utilisent de l’eau pour se refroidir. Le Lawrence Berkeley National Laboratory estime que les centres de données américains ont consommé directement environ 66 milliards de litres d’eau en 2023, contre environ 21 milliards en 2014.
En orbite, la chaleur est rayonnée vers l’espace : un centre de données n’y aurait pas besoin d’eau de refroidissement. L’étude ASCEND financée par l’UE et menée par Thales Alenia Space (2024) conclut que des centres de données spatiaux pourraient être faisables, mais ne réduiraient les émissions de carbone que si les lanceurs devenaient environ dix fois moins émetteurs sur tout leur cycle de vie.
Les premiers vols testent déjà des puces en orbite. Voir notre page Centres de données orbitaux .
Compromis à peser : durcissement aux radiations, masse et surface des radiateurs, émissions des lancements, risque de débris, réparation et délai d’envoi des résultats. Une comparaison honnête compte tout le cycle de vie, pas seulement l’eau de refroidissement.
Comment cela aide les gens et la nature : moins d’eau prélevée dans les rivières et les lacs pour le refroidissement, et des réponses plus rapides grâce aux données satellites.