aéronautique et défense / aerospace and defense

On November 15, the Russian ministry of defense tested the anti-satellite (ASAT) A-235 Nudol missile, which has actually hit its target, Kosmos 1408, a former Soviet military surveillance satellite, decommissioned late 80s. Little was known about the “Nudol” capacity until then; although a dozen of tests were already performed, this ASAT system had never destroyed a satellite in the past. Thus, Russia entered the club of the nations that have destroyed a satellite in orbit with the help of a missile direct ascent from the Earth surface (following the USA, China and India).

This technological demonstration and display of space warfare power is not for the better of the space exploration and innovation.

Not only it is a step further to weaponization  of outer space[1] (even if the missile was fired from the ground, Plesetsk Cosmodrome in the present case), but it could also jeopardize the use of the orbits crossing the cloud of debris. This is already threatening the crew of the International Space Station, conservatively asked to take shelter in their respective spacecraft (Soyuz MS and Crew Dragon) at each orbit period of 90 min, in case an impact would damage the ISS up to requiring evacuation. The Chinese Tiangong space station and the taikonauts may also be at risk. The 2 space stations in-service are orbiting at altitudes around 420 and 395 km respectively, whereas Kosmos 1408 last know orbit was around 500 km, with debris localized between 200 and 1,100 km as of 17 November. Moreover, Kosmos 1408 was a fairly large hull of 1,750 kg[2], twice bigger than the previous satellites impacted by missiles (see below). In addition, these high energy fragments have separated from the main body with delta V in any direction, together with dynamic parameters such as apogee/perigee, eccentricity, inclination spreading them on multiple orbits. They can potentially cross a wide range of orbits used for OE, but also the ones of mega-constellation such as Space X Starlink (circular at 550 km), Amazon Kuiper (400 km, not to be launched before Q3 2024 however) – a possible encounter with OneWeb satellites at 1,200 km seems however more unlikely, at least when on-station position is reached. The question may arise why Russia has not chosen a smaller target among the vast Soviet era retired satellite, in a less populated orbital region.

It was also unexpected that Russia would attempt such a dangerous action for human presence in space, with 2 Russians in the ISS out of 7. Unfortunately the “cold war logic” actually driving the international relations and space competition specifically seems to be stronger than a responsible use of space. Space warfare capacity has always been a very important component of Soviet, then Russian military showcase and deterrence. It would be much more gratifying to the nation to see it as the first to have ever launched a satellite in orbit in 1957, and the first human in 1961. Nonetheless, since the 60s the soviet space industry has worked on numerous counterspace systems programs. In particular the Istrebitel Sputnikov (IS), “spacecraft fighters” designed to intercept other satellites and destroying them (with embarked guns or directed-energy-weapons) after achieving a co-orbital position. These shots generated some debris, the first known being as early as February 1971, following the interception of Cosmos 394 target by Cosmos 397-IS, on an orbit inclined at 65.8 degrees and an altitude around 535 km. This co-orbital anti-satellite capability is also deemed to be operational again. Beside, the airborne Burevestnik ASAT rocket system might in service with modified MiG-31 fighters. Russia also makes extensive use of Electronic Warfare capacities, with the FSB Luch satellites inter alia.

History of satellites hit by anti-satellite missiles

• September 1985: after multiple Successful intercept of a simulated satellite target or within a “kill radius” of an explosive warhead since 1959, the USA were the first to destroy a satellite with an ASM 135 missile fired from a F-15 Eagle jet fighter . The target was the Solwind satellite at 555 km, and the last of the resulting 285 pieces debris was believed to have been eliminated during its atmosphere reentry not earlier than in 2008 (some 22 years after the shot). In February 2008, the satellite NROL 21 (aka USA 193) was destroyed at a lower altitude of 247 km (SM-3 missile fired from the USS Lake Erie cruiser).
• January 2007: China destroyed its FengYun 1C decommissioned weather satellite orbiting at 865 km, using the SC-19 system (most likely derived from the DF-21 ballistic missile). It has generated three thousand pieces of orbital debris larger than 10 cm, which may take up to 40 years before reentering the atmosphere. Since then, the RPC may have conducted up to 7 direct ascent ASAT tests, wrt launch trajectories not reflecting the ones of a sounding rocket or a rocket used for a satellite injection in-orbit.

• March 2019: India demonstrated its own anti-satellite capability when it destroyed its Microsat-R satellite. This event even more surprised the observers that it was conducted using an India’s indigenously developed missile system, the PDV MK-II. Microsat-R was similar in mass (~740 kg) to the FY-1C Chinese satellite destroyed 12 years before by the RPC, however its sun-synchronous orbit was much lower at around 300 km. Consequently, the resulting debris are below most of operational orbits and will have a shorter lifespan. Indian officials stated that most of the debris would reenter in a few days, 45 days at most.

It is to be noted that despite its technological capacity, Europe does not seem to develop any DA-ASAT capability, also France plans to have directed energy laser weapons ready by 2025. This attitude seems at least consistent with the general spacefaring nations public claims that they work to prevent conflict in outer-space.

References:

swf_global_counterspace_capabilities_2021.pdf (swfound.org)

www.planet4589.org/space/log/satcat.txt « deb Kosmos-394 »

New images and analyses reveal extent of Cosmos 1408 debris cloud | Ars Technica

Ce 5 Mai, la version 5B du lanceur lourd chinois Longue Marche 5 (CZ5) a fait son vol inaugural en plaçant entre autre sur orbite le premier vaisseau habité chinois de nouvelle génération. Bien entendu, pour ce premier vol, la capsule n’emmenait pas d’équipage. Elle est destinée à remplacer les Shenzhou (eux-mêmes dérivés du Soyouz soviétique) pour le nouveau programme de vols habités et de station spatial chinois. Le succès de cette nouvelle version (et 4ie vol d’une Longue Marche 5, dont un échec, avec le satellite Shijian 18, 1ere plateforme de type DFH5) vient après une série de revers pour l’industrie spatiale de l’empire du Milieu.

PERTE D’UN LANCEUR « LONG MARCH 3B » LORS D’UN TIR COMMERCIAL

Le 9 Avril, les autorités chinoises ont officiellement reconnu qu’une fusée Longue Marche 3B a été perdu peu après son lancement du centre spatial de Xichang (situé dans la province du Sichuan au sud-ouest du pays et dédiés aux opérations des lanceurs lourds pour les missions géostationnaires et les sondes). Le décollage de la fusée a eu lieu à 1146 GMT (7:46 a.m. EDT). Elle devait placer le satellite de télécommunication indonésien Palapa N1 (une plate-forme DFH4, également de fabrication chinoise) sur une orbite de transfert lui permettant de rejoindre sa position gestionnaire à 36 000 km d’altitude. Il semble que l’anomalie fatale au lancement ait eu lieu après la séparation du 2ieme étage, et incriminerait alors un mauvais fonctionnement du 3ieme étage, 3 moteurs YF-75 à hydrogène liquide cryogéniques (également utilisés pour le 2ie étage de la Longue Marche 5). La fusée Longue Marche 3 (CZ3) est le lanceur utilisé de manière standard par le RPC pour la mise en orbite de satellites géostationnaires.

Par ailleurs, le satellite ChinaSat18 lancé le 19 Août 2019, avait été déclaré en perte totale après une panne complète de son système de génération de puissance électrique. ChinaSat18 était le premier modèle de version “E” (peut-être pour « Extended power ») de la plateforme DFH-4, proposé comme satellite géostationnaire sur le marché des télécom par CAST (China Academy of Space Technology). Les DFH-4E devraient permettre d’embarquer des charges utiles de plus de 10 kW et aussi une propulsion électrique.

VENESAT 1 lancé le 29 Octobre 2008 était lui le 3ie DFH-4 de la série ; il a quant à lui successivement perdu ses 2 panneaux solaires ce qui a mené à son extinction en Mars 2020, faute de puissance disponible, environ 3 ans avant sa fin de vie nominale. Ceci met le cheval de bataille chinois de la télécommunication par satellite à l’épreuve de la durée. Rappelons par ailleurs que les 2 premiers exemplaires du DFH-4 ont eux été des échecs totaux en début de vie, également à cause de problèmes au niveau des panneaux solaires — SinoSat 2 en 2006 (panneaux non-déployés) et NigComSat-1 en 2008. Chinasat 6A (ex- SinoSat 6) est lui le 4ieme DHF-4 construit et entrera bientôt dans sa 10ieme année de vie.

Des 28 DFH-4 livrés toutes variantes confondues, 26 ont été placé en orbite (tous à l’aide d’un lanceur Longue Marche 3, à l’exception du satellite expérimental Shijian 17, qui a volé sur la 1^ière Longue Marche 5) ;22 seraient actuellement en service.

Il faut également mentionner que les designs de CAST ne sont pas les seuls à souffrir de problèmes de puissance et que l’introduction d’un nouveau système de panneaux solaires apporte toujours son lot de risques. Non seulement l’environnement spatial est un milieu fortement hostile pour tout système électrique ou électronique, mais les possibilités d’agir en cas de problème de déploiement sont limitées. Les moindres piste défaillante, arc électrique avec éventuellement jet de plasma peuvent générer un court-circuit dont l’énergie localisée sur une petite surface créera des dommages irréversibles. Le système de génération de puissance électrique reste donc responsable d’une grande partie des anomalies qui surviennent en orbite, avec une plus forte probabilité lors de la mise en service de nouveaux designs.

La Chine est devenu le 2ieme investisseur étatique dans le domaine spatial en 2018 (derrière les Etats-Unis, qui restent n°1) et en 2019, la RPC a pour la première fois effectué le plus grand nombre de lancements orbitaux avec 34 tirs, soit 33% du total mondial (contre 25 / 24%, 21 / 20%,  6 / 6% respectivement pour la Russie , les USA et l’Europe comme pour l’Inde).

Lire également :

https://spacenews.com/china-satcom-files-insurance-claim-over-chinasat-18-loss/

http://www.astronautix.com/d/dfh-4.html

If the worldwide current pandemic may have little effect on the traditional FSS and BSS markets (still accounting for ~85% capacity of the geosat com), it may have on the other hand a strong impact on the data exchange flow. Indeed, while the pandemic has boosted the OTT services, it is expected the IFC faces an inevitable slump with the immediate fall of demand, as MSS. It can be however anticipated that beyond the near-term impact of the COVID 19 crisis and price being cheaper next year or so, long-term opportunities remain.

In general, since 2013, revenues of major satellites operators have fallen by an estimated 25%, but developing HTS market may remain profitable, even at lower price than expected. For the mobility market still, the prices may also continue to drop when the LEO constellations projects are put in service beyond the COVID short term impact.
It’s interesting to note that Intelsat that has just filed for Chapter 11 bankruptcy is willing to clear some current activities to compete for 5G wireless infrastructure using C-Band (which spectrum has been cleared for such a use by the Federal Communications Commission). The main driver remains the demand that may increase very fast beyond 2021 for IFC and maritime. So global revenue might be increasing despite lower costs of Mbps.

See also:

http://www.satellitemarkets.com/market_trends

https://www.reuters.com/article/us-intlsat-bankruptcy/intelsat-files-for-chapter-11-bankruptcy-idUSKBN22Q0E0

Le discours d’introduction d’Eric Trappier (en tant que président du GIFAS) met l’accent sur la capacité de l’Europe à mener à bien de grands projets dans le domaine de l’espace, avec notamment Galileo qui est maintenant connecté à 650 000 000 de terminaux. Néanmoins, malgré ses succès, l’Europe spatiale reste fragile face aux autres acteurs massivement subventionnés par les états. La continuité de Copernicus et Galileo reste donc une priorité pour 2019, en parallèle de grands chantiers tels qu’une nouvelle feuille de route pour la sécurité spatiale, face à la montée en puissance des constellations et du risque cyber.

• F. Vidal (ministre de l’enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation) a quant à elle évoqué l’adoption d’un nouveau plan spatial européen pour 2019. Les états seuls ne peuvent porter les grands projets spatiaux, et a contrario, le « new space » européen ne se fera pas sans le savoir-faire des entreprises traditionnelles du spatial. Des initiatives telles que « Ariane Work » ont été mise en place à cet effet. La puissance publique jouera son rôle moteur et incitateur en augmentant le budget du spatial, avec également un retour géographique de certaines technologies.

• J-Y Le Gall (président CNES) a quant à lui souligné que les ambitions du programme spatial Français est de rester à la fois leader et moteur européen. Environ 1 tiers des 4,5 milliards d’Euros de chiffres d’affaires du spatial européen vient de la France. Les exemples de nouveaux programmes ne manquent pas, avec notamment CSO-1 (Composante spatiale optique) lancé en Décembre 2018 et réalisé par TAS et ADS, qui s’affiche comme le satellite d’observation militaire le plus performant du moment. Copernicus (satellites Sentinel construits par TAS), quant à lui, est probablement le système d’observation de la Terre le plus avancé en service. En 2018, 80% de l’investissement spatial dans le monde était encore étatique. D’autre part, la 4ieme révolution industrielle de la numérisation et la mondialisation va de plus marquer les programmes spatiaux.

• J. Wörner (président ESA) a passé en revue les projets qui seront présentés au prochain conseil ministériel :

• • • Science et exploitation
    • Sûreté et sécurité
    • Observation, navigation et télécom
    • Conduite opérationnelle des missions

Ces 4 piliers s’appuient sur une multitude de programmes (ex.: Athena pour l’exploration des trous noirs ; participation à Lunar Gateway, avant poste en orbite lunaire etc.).

Suite à ces discours de présentation générale, comme à l’habitude, divers sujets ont été abordé sous forme de débat entre les intervenants.

        •             Infrastructures spatiales et territoires européens

P. Ky (président de l’EASA): à terme, l’aviation devrait s’affranchir des réseaux terrestres (VHF, radar etc.), ce qui pose la question de la certification réglementaire. Les vols suborbitaux (Stratobus etc.) et de manière générale l’espace aérien supérieur (au-dessus de 60 000ft) devront être réglementés entre aéronautique et espace. Boeing annonce par ailleurs un premier avion commercial autonome (cargo) pour 2025. La règlementation adéquate (prenant en compte la fiabilité des liaisons satellitaires) devrait être mature à l’horizon 2025-2030.

B.Belmer (EUTELSAT) a présenté les actions de développement du segment spatial en tant  que complément des infrastructures terrestres qui peinent à fournir de l’internet très haut débit sur la totalité du territoire. Le concept VHTS (Very High Throughput Satellite), répond à ce besoin, et le satellite actuellement en développement sera exploité en collaboration avec Orange, ce qui souligne par ailleurs un partenariat naissant entre réseaux terrestres et télécoms spatiales. Une telle synergie apparait maintenant comme totalement indispensable au développement futur des télécom. D’autre part, il faut signaler que l’Europe manque de terminaux pouvant exploiter le haut débit par satellite. Ces terminaux devront être partagés dans les zones à faible densité et faible pouvoir économique. Un tel développement est fondamental pour pouvoir remplir les capacités des satellites VHTS. Le 2ieme concept se traduit par le projet Hello de constellation orbite basse en basse fréquence pour connecter directement les objets entre eux via satellites (IoT), les 4 premiers satellites commerciaux (suivant un démonstrateur) devraient être lancés en 2020.

J-M Gardin (Téléspazio) rappelle également que les nouveaux programmes se situent dans une démarche à acteurs multiples, contrairement à la logique de réponse à des appels d’offres étatiques qui prévalaient il y a encore à une dizaine d’années.

R. Pacome d’EUROCONSULT a également présenté un bilan de l’année spatial 2018 : il y a eu 463 satellites lancés, entre autres 20 start-up ont lancé leur premier satellite. Certaines start-up créés il y a environ 4 ans pour la réalisation et la transcription économique de leur concept entrent maintenant en activité. OneWeb est maintenant financé à hauteur de 1,25 milliards de dollars. En contre partie, seulement 8 GEO ont été commandés.          

        •             Enjeux de sécurité et de Défense dans l’Espace

Le contexte actuel est fortement marqué par : La mise en place d’une « space force » par Trump, la destruction d’un satellite par l’Inde à l’aide d’un missile, et la Russie qui continue l’espionnage des géostationnaires avec les satellites Lutch opérés par le FSB. Cette utilisation d’un satellite pour en surveiller (voir brouiller) d’autres peut être rangée dans la catégorie plus larges des « Menaces opérationnelles ». Ce type d’activité spatiale existe depuis une dizaine d’années, avec un accroissement de la menace depuis 4 ans. Certaines capacités comme les satellites Chinois SJ3 à 7 sont présentées comme scientifiques mais cachent en fait des capacités militaires.

Les menaces externes sont prises en compte dès la conception pour assurer la résilience des systèmes : résilience intrinsèque, par la conception des sous-systèmes, ou résilience externe, en trouvant des stratégies pour éviter d’être la cible d’attaques.

De son côté, Arianegroup s’est doté du système « géotracker » qui a entre autre participé à la détection de Lutch. Il y a eu aussi 250 essai de tirs de missiles balistiques en 2018; ces tirs peuvent être repérés depuis l’espace.

L’ONERA avait crée un concept / outil avec juste 30 millions d’Euro pour observer et éventuellement aller chercher des objets en orbite (Grave). Un contrat a été signé avec la défense pour maintenir ce système jusqu’en 2030. Avec l’optique adaptative, l’ONERA maîtrise également la technologie de correction d’un signal optique (qui traverse l’atmosphère par ex.). Ceci permet également d’envisager des armes non-destructives à tir dirigé à bord des satellites.

D’autre part, les « Wargames” mis en place par l’armée montre le besoin d’une meilleure coopération entre le cyber et le spatial. Il y a aussi un risque de détection de mouvement par l’adversaire, avec des taux de revisite très élevés qui permettent quasiment la détection de mouvement en temps réel. Ce nouveau type d’observation de force adversaire est maintenant présent y compris dans les conflits asymétriques. Daesh a par exemple prouvé son adaptabilité à la guerre moderne du renseignement avec l’utilisation massive de drônes pour l’observation de forces adversaires.

Parmi les nouveaux projets, on peut citer celui de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) qui a passé un contrat avec ADS pour la réalisation de satellites d’observation : une plateforme générique (autour de 150kg) a été développée sur une base OneWeb et serait parfaitement adapté à la surveillance. Par ailleurs, TAS s’investie dans le new space avec une constellation de 40 satellites fabriqués par une start-up canadienne pour créer un système de surveillance de l’espace. Ces satellites auront eux-mêmes un système de surveillance de leur environnement proche. TAS espère vendre les data à l’armée française. TAS est également actionnaire de « Black Sky » (constellation de 60 satellites pour l’observation de certains points sur le globe). Sue le plan européen, la sécurité et un programme commun européen de défense spatiale sont au cœur des sujets de discussions actuelles.

        •             Place de l’Europe spatiale en 2019 et Accès autonome à l’espace pour l’Europe

P. Papantoniou (chef unité Galileo et EGNOS à la commission européenne) rappelle que la commission donne les orientations en termes de budget, agenda, et contrôle des programmes de l’ESA. Elle assure la visibilité à long terme des projets et orientations en déclinant les tâches de mise en œuvre. Pour Copernicus, le budget actuel est de 16 milliards d’Euro.

En France, l’OPECST (Office Parlementaire d'Evaluation des Choix Scientifiques et Technologiques, constitué de 6 députés, 6 sénateurs) est un office parlementaire pour la réflexion sur des sujets actuels, dont le spatial. Des notes ont été réalisées telles que sur l’exploration de Mars ou les lanceurs réutilisables. Cette dernière met en avant une nécessité une préférence européenne marquée de s’orienter vers la technologie de lanceurs réutilisables.

Il y a donc 3 sujets majeurs pour la direction lanceur du CNES en 2019:

• • Terminer le pas de tir d’Ariane 6 (pour lequel le CNES est maître d’œuvre)              
  • Lancer l’industrialisation d’Ariane 6, avec les 14 premiers exemplaires
  • Préparer le futur d’Ariane 6. Majoritairement une question de coût pour le futur de la production (20% de moins sur Ariane 6 entre 2020 et 2022). Ariane Next devra être encore 50% moins cher, et donc également ré-utilisable; les démonstrateurs (dont Callisto) sont prometteurs

La première Ariane 6 sera un lancement OneWeb fin 2020 (TBC). Il y a aussi quelques frémissements visibles de la reprise des lancements géostationnaires. Mais sans volonté publique, il n’y a pas de socle assez stable même pour le meilleur des lanceurs. La demande publique américaine est actuellement très forte et boost par sa puissance de feu les acteurs tels que Space X. Notons qu’en en 2018, la totalité des 39 lancements chinois était étatiques. La volonté publique est d’autant plus nécessaire pour le développement d’un lanceur réutilisable que le business modèle est viable pour un minimum de 10 tirs par ans. En 2018, il y a eu seulement 11 lancements européens. Si ce chiffre est stable, il contraste néanmoins avec la forte augmentation des lancements aux USA (21) et en Chine. L’ESA est ouvert à la mise en place d’un tel marché captif du lancement. Le droit de vote pour les grands projets (1 voix par état, quelque soit le montant de sa participation financière) devrait d’autre part être amélioré pour accélérer le processus de décision.

L’accès à l’espace pour des besoins de souveraineté n’empêchera pas par ailleurs le soutien d’initiatives privées qui iraient dans le sens de la feuille de route spatiale européenne.

•             L’Écosystème spatial européen

Tour d’horizon de quelques projets innovants :

• Exotrail développe une propulsion pour les petits satellites. La société a été créée l’an dernier avec 6 millions d’Euro. Premier moteur embarqué sur un 6U à la fin de 2019.
• TerraNIS a 5 ans d’expérience, fondé par 2 anciens d’Airbus pour l’exploitation des images satellites pour l’agriculture. Les données d’observation de la Terre ont d’autant plus de valeur qu’elles sont couplées avec les données locales. Par exemple, TerraNIS a un employé au Chili qui développe un service pour le vignoble chilien. Cette expertise métier de proximité est la meilleure valeur ajoutée pour lutter contre les GAFA.
• Le CNES soutient pas moins de 50 start-up du domaine spatial à travers son pôle de financement alternatif.

Comme chaque année, EUROCONSULT a permis à travers Perspectives Spatiales de faire un tour d’horizon des différents secteurs d’activité du domaine de l’espace. Si les acteurs traditionnels sont parfois confrontés à une baisse du dynamisme commercial et la nécessité de se réinventer, l’espace reste néanmoins un secteur ambitieux toujours en plein essor.