Les nanosatellites, ce sont de tout petits cubes remplis de nanotechnologies qui aujourd'hui, prennent de plus en plus de place dans les missions spatiales, de l'exploration de Mars à la surveillance d'astéroïdes potentiellement dangereux. Des universités aux agences spatiales en passant par les industriels, de nombreuses équipes s'y intéressent de très près.

Ils ne mesurent que dix centimètres d'arête, mais n'ont rien à envier à leurs camarades plus grands. Lancés depuis une quinzaine d'années, les nanosatellites ou cubesats ont imposé leur potentiel dans le secteur spatial comme dans le monde universitaire. Exemple au sein du Centre spatial Mektory de Tallinn. "Je n'aurais jamais pensé concevoir un satellite de ma vie parce que je me disais toujours qu'il n'y avait que la Nasa qui en construisait, confie Marta Hang (english), assistante du programme Cubesat au centre Mektory, mais aujourd'hui, je peux le faire moi aussi dans mon Université."

Tashi Dolma Gyeltshen, étudiante en master d'ingéniérie industrielle, renchérit : "Tous ceux qui participent à ce projet, on vient tous d'horizons différents et chacun de nous se donne à 100%," assure-t-elle.

Ce projet est le fruit d'une initiative universitaire internationale à laquelle participent étudiants et professeurs en collaboration avec des industriels. L'objectif, c'est de former les élèves en vue de leur professionnalisation dans le secteur spatial. En ce moment, ils préparent leur première mission. "On est en train de développer une unité cubesat pour une mission de télédétection : le satellite doit donc prendre des images de la Terre," explique Mart Vihmand, directeur du Centre spatial Mektory.

Moins coûteux et plus rapides à concevoir

Ce type de cubesat qui pèse entre un et dix kilos coûte moins cher que les gros satellites notamment parce qu'il est élaboré en grande partie à partir de composants électroniques existants. Il est aussi plus rapide à concevoir. Mais les étudiants de Tallinn ont encore deux ans de travail devant eux.

"De la planification du projet à l'assemblage final du satellite, il faut trois ans: en général, 80% de ce temps est consacré à des réunions et à de la conception sur ordinateur," souligne Mart Vihmand. En réalité, quand on commence à construire l'appareil final qui va voler dans l'espace, qu'on l'assemble dans un certain environnement et qu'on réunit les différents composants, cela ne prend qu'une minute," ajoute-t-il.

Les cubesats mettent en orbite un concentré de nanotechnologies: dans le centre universitaire de Tallinn, celles-ci sont élaborées à partir d'éléments produits grâce à une imprimante 3D ou commandés sur internet.

Les progrès de la miniaturisation

Mais les nanosatellites n'ont pas qu'un intérêt pédagogique et l'Agence spatiale européenne (ESA) le sait bien: elle veut les employer pour des missions spatiales lointaines. Roger Walker coordonne les recherches sur ces technologies au Centre technique de l'Agence aux Pays-Bas. "Les ordinateurs se sont miniaturisés avec le temps: on est passé d'un ordinateur qui occupait toute une pièce il y a des décennies à quelque chose qui aujourd'hui, tient dans un téléphone portable, indique-t-il. Dans le secteur spatial, on constate que les composants des satellites se sont miniaturisés de quelque chose de la taille d'une machine à laver à aujourd'hui quelque chose de la taille d'un cubesat: en gros, c'est un satellite dans une boîte à chaussures," poursuit-il.

Les nanosatellites peuvent remplir de nombreuses missions comme réaliser des mesures ou procéder à des tests dans l'espace. Cette année, le cubesat Qarman à l'étude au Centre technique de l'ESA testera des technologies de rentrée dans l'atmosphère et des matériaux de protection thermique.

Cubesat en main, Roger Walker nous explique: "On trouve toutes les fonctionnalités d'un satellite réunies dans cette boîte: on a la possibilité de générer de l'énergie avec des panneaux solaires, de distribuer cette énergie en interne, de communiquer avec la station au sol sur Terre, mais aussi de mener des expériences et de transmettre les données à la Terre," insiste-t-il.

Mission d'impact d'un astéroïde

Mais l'avenir de ces petits satellites s'annonce encore plus grand : ils participeront dans les années qui viennent, à une mission conjointe de l'ESA et de la NASA baptisée AIDA qui prévoit de dévier un astéroïde en le percutant. Une expérience précieuse au cas où l'on découvrirait que l'un d'eux menace la Terre. "On est en train d'étudier les cubesats à des fins exploratoires et scientifiques dans l'espace lointain, indique Roger Walker, l'une de ces missions consistera à leur faire intégrer une mission d'impact d'un astéroïde; ces cubesats observeront l'astéroïde avant et après qu'un engin de la NASA ne percute l'astéroïde lui-même."

Le processus de miniaturisation ne semblant pas connaître de limites, ces nanosatellites offrent de nombreuses opportunités d'applications notamment dans l'évacuation de débris spatiaux, les services de télécommunications ou encore les missions d'exploration vers la Lune et Mars, leur faible coût de production et de lancement étant un avantage. Mais ces technologies laissent aussi la porte ouverte à d'autres innovations. "La prochaine génération, affirme Roger Walker de l'ESA, c'est elle qui saura comment les exploiter de la meilleure manière qui soit et on aboutira probablement à des choses que l'on n'a jamais vues ou auxquelles on n'aurait jamais pensé."

"J'ai tellement hâte que notre cubesat soit lancé, ce sera une grande réalisation pour chacun d'entre nous," souligne Tashi Dolma Gyeltshen, étudiante à Tallinn.

Mart Vihmand, directeur du centre Mektory, se projette lui aussi dans l'avenir: "On forme davantage de gens à être capables d'inventer des choses pour le secteur spatial et on les prépare aussi à des missions encore plus importantes," lance-t-il. "On espère aussi, renchérit Marta Hang, assistante du programme Cubesat à Tallinn, que notre Université construira un plus gros satellite et qu'elle emmène un jour l'un des étudiants sur la Lune. Pourquoi pas ?" lance la jeune femme.