Cette semaine, Arianespace a envoyé cinq satellites en orbite. CosmoSkyMed Second Generation va observer la Terre, tandis que Cheops va étudier de près certaines exoplanètes « prometteuses ». Trois nanosatellites Cubsats étaient aussi à bord, deux conçus en France par le CNES et un « laboratoire » expérimental volant, pour le compte de l’ESA.

Prévue pour ce mardi 17 décembre, la mission VS23 de l’Agence spatiale européenne a finalement été repoussée d’un jour. En cause, un « feu rouge » au centre de contrôle causé par la panne d’un équipement qui a dû être remplacé. Rien de bien grave au final puisque la fusée a décollé mercredi matin sans encombre et a mené a bien l’ensemble de sa mission.

Le neuvième et dernier lancement Arianespace en 2019, troisième de Soyouz depuis le Centre spatial guyanais (CSG).

Quatre heures après le lancement, cinq satellites en orbite

La fusée transportait pour rappel cinq charges utiles, dont deux pour le compte de l’agence spatiale française, le CNES. La mission était longue (plus de 4 h) et compliquée puisqu’elle devait larguer les satellites sur quatre orbites d’insertion différentes avec pas moins de sept allumages du moteur de l'étage Fregat. Le dernier avait pour mission de faire plonger le quatrième étage dans l’atmosphère.

Les cinq satellites étaient les suivants :

• CosmoSkyMed Second Generation (2 205 kg) : satellite d'observation de la Terre 
• Cheops (273 kg) : satellite qui étudiera la structure des exoplanètes
• Angels(27 kg) : cubesat 12U qui permettra de tester un nouveau concept de nanosatellite
• EyeSat (7 kg) : cubesat 3U qui étudiera la lumière zodiacale et prendra des images de la Voie lactée
• OPS-SAT (7 kg) : cubesat 3U qui testera des possibilités de contrôle des satellites en orbite.

Petit aparté avant de continuer : l‘unité de mesure 1U n’a ici rien à voir avec les racks pour les baies de brassage. Elle désigne des satellites de 10 x 10 x 10 cm (30 x 10 x 10 cm dans le cas d’un 3U, etc.). 

Hubert Diez, responsable des relations avec l’Enseignement supérieur au CNRS, rappelle que le « format de nanosatellite [a été] défini en 1999 par l'Université polytechnique de Californie et l‘Université de Stanford pour réduire les coûts de lancement des très petits satellites et ainsi permettre aux universités de développer et de placer en orbite leurs propres engins spatiaux ».

CosmoSkyMed : satellite italien civil et militaire

CosmoSkyMed Second Generation est un satellite d’observation de la Terre construit par Thales Alenia Space en Italie et capable de fonctionner dans « toutes les conditions météorologiques », de jour comme de nuit. C’est un système double avec un usage civil – par l’Agence spatiale italienne – et militaire par le ministère de la Défense italien.

Le satellite a été le premier à être largué dans l’espace, 22 minutes après le décollage. Sa durée de vie est estimée à sept ans. Libéré deux heures et deux minutes plus tard, Cheops nous intéresse davantage, car il s’agit « de la première mission dédiée à l'étude d'exoplanètes déjà identifiées en orbite autour d'étoiles lumineuses situées au voisinage du système solaire ».

Exoplanètes : Cheops va passer à la loupe des « super-Terres » 

Il est positionné à une altitude de 700 km environ et sa mission sera de mesurer la taille de ces astres avec « une précision inédite ». Les scientifiques pensent par exemple arriver à déterminer le rayon des exoplanètes avec une précision de l’ordre de 10 %. Cheops se focalisera sur une catégorie bien précise d’exoplanètes, dont la taille est comprise entre celle de la Terre et de Neptune, soit environ de 6 000 à 25 000 km de rayon.

Les scientifiques essayeront aussi d’en apprendre plus sur leur composition (roche, gaz, glace…) pour déblayer le terrain aux instruments qui les étudieront en détail dans les années à venir : James Webb Telescop de la NASA dont la mise en service est prévue en 2021 et l’E-ELT (European Southern Observatory) devant arriver en 2025, pour ne citer qu’eux.

« Cheops cherchera à mesurer la température de la haute atmosphère des “Jupiter chauds” et à détecter la présence éventuelle de lunes et d’anneaux associés à des exoplanètes », ajoute Magali Deleuil, professeur au Laboratoire d’astrophysique de Marseille. Une des premières cibles sera le système 55 Cancri qui promet de faire couler beaucoup d’encre selon le CNRS.

Il comporte en effet deux étoiles, avec au moins cinq planètes « dont l’une serait une "super-Terre" rocheuse ». Cheops tentera de vérifier ces prédictions dans l'espoir « de constituer une liste d’une cinquantaine de "super-Terres", toutes parfaitement décrites en termes d’orbite, de masse, de diamètre et de densité. Et ainsi fournir aux spécialistes un échantillon d’une taille suffisante pour leur permettre d’avancer dans la compréhension de ces objets », explique le CNRS.

Facétie du calendrier, Cheops commence sa vie quelques semaines après que Michel Mayor et Didier Queloz soient lauréats du Nobel de physique (25 % chacun) pour la découverte de la première exoplanète en 1995. Depuis, plus de 4 000 exoplanètes ont été découvertes. Pour rappel, les 50 % restant du Nobel ont été attribués au Canadien James Peebles pour ses « découvertes théoriques en cosmologie physique ».

La durée de vie de Cheops est de trois ans et demi.

Angels et EyeSat « conçus et réalisés à l’initiative du CNES »

Dans la soute de Soyouz se trouvait également deux autres satellites importants pour l’Europe et plus particulièrement la France : Angels et EyeSat, « conçus et réalisés à l’initiative du CNES » et libéré après plus de 4 h de mission. Le premier – Angels pour Argos Neo on a Generic Economical and Light Satellite – est même le premier nanosatellite français.

Il pesait 27 kg au décollage et « se présente sous la forme d’un CubeSat 12U embarquant à son bord l’instrument ARGOS Néo miniaturisé, 10 fois plus petit que le dispositif équivalent de la génération précédente, qui recueille et localise les signaux et messages de faible puissance des 20 000 balises Argos actuellement en service autour du globe ». Le CNES ajoute qu’il « préfigure également la constellation Argos du futur qui sera développée par Kinéis dans le domaine des objets connectés ». 

De son côté, EyeSat est un « cubesat pédagogique » réalisé dans le cadre du programme universitaire Janus (Jeunes en Apprentissage pour la réalisation de Nanosatellites des Universités et des écoles de l'enseignement Supérieur), destiné à former des étudiants aux métiers de l’ingénierie spatiale. Il a été développé dans les locaux du CNES avec environ 250 stagiaires de différentes écoles et universités. Sa mission sera d‘étudier la lumière zodiacale et l'image de la Voie lactée.

OPS-SAT : un laboratoire volant ouvert et « gratuit » 

Enfin, dernière charge utile : le satellite OPS-SAT pour le compte de l'ESA, un CubeSat 3U de 7 kg. « OPS-SAT est le premier banc d'essai spatial mondial accessible gratuitement. Il permettra de tester les nouveaux moyens de contrôle des satellites, tels que logiciels, applications et technologies innovantes », explique le CNES.

Selon l’Agence spatiale européenne, il intègre un « ordinateur expérimental dix fois plus puissant que n'importe quel autre vaisseau spatial ESA actuel ». Cette solution permet de tester en situation dans l’espace sans prendre le risque de lancer des tests sur un satellite déjà en orbite et en service, avec les conséquences que cela peut apporter en cas de pépin.

« Au cours de sa première année d'exploitation, plus de 100 essais en vol proposés par de nombreux États membres de l'ESA seront réalisés par OPS-SAT ». Le satellite a été développé par l’université de Graz en Autriche pour l’opérateur Tyvak, dont le client final est l'ESA.