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New Space : comment la digitalisation peut contribuer à l'émergence d'une nouvelle économie spatiale

Le New Space se caractérise par une démocratisation de l’accès à l’espace, rendue possible par la baisse des coûts d’entrée et l’augmentation des opportunités commerciales, telles que les communications par satellite, l’observation de la Terre et potentiellement le tourisme spatial. Des entreprises telles que SpaceX ont été des pionnières dans ce domaine, défiant les conventions avec des technologies telles que les fusées réutilisables, et jetant les bases d’une industrie spatiale plus accessible et économiquement viable. Cet article analyse les opportunités offertes par le New Space, en soulignant comment la numérisation peut soutenir une économie du New Space.

De l’OldSpace au New Space : comment les acteurs privés remodèlent l’économie spatiale  

Le terme “économie spatiale” désigne l’ensemble des activités mondiales dédiées à la recherche de technologies favorisant et soutenant l’exploitation commerciale de l’espace, autour et au-delà de la Terre [1]. Les enjeux peuvent varier entre les préoccupations politiques et militaires, des intérêts économiques spécifiques, l’exploration de l’espace ou d’autres avancées scientifiques. Ce large éventail comprend notamment les télécommunications par satellite, les voyages interplanétaires et les opérations de mission [2] 

La technologie spatiale, en particulier, a pris de l’importance au cours de la seconde moitié du XXe siècle, principalement à la suite de dépenses économiques importantes de la part d’organisations militaires et gouvernementales. Jusqu’aux années 1990, durant cette première ère d’exploration spatiale, les acteurs étaient principalement des grandes puissances économiques (les États-Unis et l’URSS en particulier, pendant la “course à l’espace” qui a culminé avec le premier alunissage des États-Unis en 1969), avec peu ou aucune contribution de la part du secteur privé [3]. L’industrie spatiale a bénéficié d’un soutien financier pour la construction d’infrastructures spatiales (y compris les segments terrestres et spatiaux), le développement de lanceurs et d’engins spatiaux et la diffusion de la recherche spatiale dans les institutions. Il est absolument fondamental de comprendre ces investissements initiaux pour comprendre où en est l’industrie spatiale aujourd’hui.

Ainsi, à ses débuts, l’industrie spatiale mondiale a été principalement dominée et dirigée par les agences spatiales nationales et les grands entrepreneurs du secteur de la défense. Les intérêts gouvernementaux et les dépenses économiques publiques ont été les principaux moteurs des investissements dans le secteur. Cependant, une nouvelle ère d’acteurs spatiaux – en particulier des start-ups et des PME – émerge aujourd’hui avec le soutien de financements privés. Cette diversité d’acteurs, ainsi que les technologies et les modèles commerciaux proposés sur ce nouveau marché, sont regroupés sous le terme générique de “New Space” (par opposition à l'”ancien” espace du XXe siècle) et perturbent déjà le secteur tel que nous le connaissons. New Space est un terme large qui inclut l’émergence de nouveaux acteurs, des solutions technologiques disruptives, l’implication croissante de capitaux privés, le développement d’objectifs stratégiques dans le contexte socio-économique régional et le nouveau rôle des agences spatiales dans le développement du secteur [4] 

D’un point de vue commercial, l’espace est resté, jusqu’à il y a quelques décennies, l’un des rares secteurs technologiques qui n’a pas connu de changement majeur vers une dynamique de marché commerciale. La raison en était les coûts d’entrée extrêmement élevés pour les nouvelles entreprises : les startups et les PME qui tentaient d’avoir leur mot à dire dans le secteur devaient faire face à un marché qui était fondamentalement dirigé par les gouvernements et une poignée de grandes entreprises déjà établies. Ces dernières années, cependant, les tentatives pour satisfaire les nouveaux besoins commerciaux de l’espace, tels que les services de télécommunication par satellite, l’observation de la Terre et la navigation, ont conduit à une nouvelle génération d’entreprises spatiales (SpaceX, entre autres, est un excellent exemple d’entreprise privée rivalisant avec une grande organisation publique telle que la NASA [5]) cherchant à combler une lacune dans le marché. En raison de l’importance de ces marchés pour l’ensemble du secteur spatial, il est devenu de plus en plus évident que les efforts visant à relier les services en aval et le développement de la technologie spatiale joueraient en faveur du secteur. C’est ainsi qu’est née l’ère dite du “New Space”.  

Emblématique et pionnière en ce sens est la conférence Satellite 2006 à Washington, où un nouveau venu est monté sur scène pour présenter son offre à un auditoire composé des dirigeants des principales organisations du secteur spatial. Peu impressionné, il a commencé son discours par ces mots : “Bonjour à tous, je m’appelle Elon Musk, je suis le fondateur de SpaceX. Dans cinq ans, vous serez morts” [6]. Une quinzaine d’années plus tard, l’intervention d’Elon Musk apparaît davantage comme un défi, voire une provocation, de la part d’entrepreneurs charismatiques et médiatisés, désireux de construire leur propre mythologie. Il n’en reste pas moins que l’arrivée de SpaceX, avec ses fusées réutilisables, a transformé un secteur très conservateur qui, au fil du temps, était devenu une sorte de “belle au bois dormant”.  

Comprendre la nouvelle économie spatiale et ses moteurs  

Comme indiqué dans le paragraphe précédent, grâce à la participation d’acteurs privés, le New Space sert également de démarche pour « démocratiser » l’ancien secteur spatial, dominé par de grandes entreprises publiques. Les marchés commerciaux du New Space sont essentiels au New Space et à son potentiel de création d’une concurrence “presque parfaite”. Les objectifs sont de promouvoir les investissements afin de trouver de nouvelles solutions pour les initiatives spatiales et de générer des marchés commerciaux avec des technologies hautement innovantes. En ce sens, par opposition au New Space, OldSpace désigne le modèle économique précédent régi par un nombre très réduit d’acteurs, un manque de concurrence industrielle et l’influence du gouvernement sur l’évolution du secteur. Un ensemble d’initiatives de l’ESA telles que Space19+, Space 4.0 et Space Solutions tentent d’encourager et de permettre la croissance de nouvelles entreprises et de start-ups en fournissant des ressources telles que le financement, la consultation, le soutien technique et l’orientation commerciale, entre autres [7]. Le New Space est aujourd’hui sur le point de devenir le nouveau modèle économique pour les activités spatiales, en suivant toujours l’utilisation pacifique de l’espace et en fournissant des services aux utilisateurs civils. Les tendances actuelles et futures des marchés commerciaux du New Space proviennent de plusieurs sources, notamment des applications en aval de l’utilisation des satellites, à savoir les télécommunications et l’internet, l’observation de la Terre et la navigation. Il est à noter que les marchés commerciaux excluent les investissements gouvernementaux, et se concentrent uniquement sur les activités susceptibles de générer des bénéfices grâce à la demande en aval. Une brève description des technologies clés est présentée dans la section [8]  

  • Services de télécommunications : les services de télécommunications et de radiodiffusion par satellite sont les applications satellitaires en aval les plus importantes aujourd’hui. Le secteur est considéré comme mature, mais reste ouvert à des services fiables, cryptés et à faible latence, à des fins civiles et militaires.  
  • Observation de la Terre : les données sur la qualité de l’air, les conditions météorologiques mondiales, les tendances des mouvements de terrain, l’agriculture, l’état des mers, l’imagerie satellitaire globale et bien d’autres choses encore sont des produits des satellites. Les startups peuvent émerger en fournissant des services pertinents basés sur l’observation de la Terre aux clients en aval.  
  • Navigation : Les outils de navigation GNSS sont utilisés à des fins civiles et militaires. La technologie devrait devenir plus mature au fil du temps, avec des performances accrues et un potentiel sur le marché en aval. Des start-ups peuvent être créées pour tenter de coordonner les données de navigation avec les besoins commerciaux en aval.  
  • Internet par satellite : lInternet par satellite présente une grande opportunité pour les nouvelles constellations et les nouveaux satellites en raison du grand potentiel d’utilisation en aval et de la latence relativement faible des performances actuelles et des transferts de liaison.  

Sur la base de ces technologies, les principaux marchés émergents et futuristes de l’espace peuvent être les suivants :  

  • Tourisme spatial : les vols commerciaux suborbitaux et orbitaux devraient devenir accessibles au public au cours de cette décennie.  
  • Transport suborbital Terre-Terre : l’utilisation de fusées pour les voyages sur Terre pourrait devenir une réalité dans les années 2030.  
  • L’avenir de l’internet par satellite : de nouvelles avancées dans le domaine de l’internet par satellite et l’efficacité des constellations existantes pourraient donner naissance à une deuxième vague de technologies d’internet par satellite.  
  • Applications infrarouges, LIDAR et SAR pour l’observation de la Terre : Les technologies d’observation de la Terre devraient évoluer dans d’autres domaines afin d’acquérir des informations qui ne sont pas observables avec les instruments optiques utilisés aujourd’hui. Il pourrait s’agir de satellites avancés d’observation de la Terre transportant des instruments de télédétection multispectraux ou de constellations de satellites LEO/VLEO nouvellement développées.  
  • Lanceurs de nanosatellites et de microsatellites : une industrie en pleine croissance est liée au développement de fusées capables d’envoyer des nano-micro-satellites en VLEO et LEO. En raison de la dynamique du marché, les entreprises doivent réduire les coûts par lancement afin d’être compétitives, ce qui favorise le développement de nouvelles technologies de propulsion, de nouveaux matériaux, de nouveaux systèmes et la réutilisation des fusées.  
  • Lanceurs moyens à lourds : dans le prolongement des technologies de fusées plus petites, les entreprises pousseront la perspective du NewSpace vers des fusées plus grosses, capables d’envoyer des charges utiles lourdes en orbite terrestre basse, voire d’atteindre l’orbite géostationnaire et au-delà.  
  • Contrôle des débris spatiaux : la réduction des particules dangereuses et des corps artificiels risquant de détruire de nouveaux satellites doit être évaluée au moyen de technologies actives d’élimination des débris spatiaux.  
  • Entretien en orbite : le développement de technologies d’entretien pour les opérations en orbite pourrait être utile pour l’exploitation de nombreux satellites en orbite basse et en orbite géostationnaire.  
  • Ressources spatiales et colonisation des planètes : l’exploitation des astéroïdes et l’extraction des minéraux des objets interplanétaires pourraient finir par constituer un marché commercial important dérivé des activités spatiales. Toutefois, les incertitudes et les niveaux de préparation des technologies connexes indiquent que ce secteur n’émergera qu’à long terme. En outre, rendre l’espèce humaine multi- planétaire est un objectif ambitieux qui transcende les autres moteurs de la technologie spatiale.  

Les tendances en matière de technologie spatiale dépendront des investissements des agences spatiales et des politiques nationales. Cependant, le New Space remet aujourd’hui en question et complète également cette perspective. Les technologies naissantes progressent à un rythme si rapide qu’elles semblent dépasser les capacités des agences spatiales à élaborer des politiques en la matière, en particulier aux États-Unis où les résultats extraordinaires de SpaceX, Blue Origin et d’autres entreprises détenues par des milliardaires ont mis la NASA au pied du mur. En ce sens, alors que dans le passé les intérêts gouvernementaux étaient les principaux moteurs des politiques des agences spatiales, ils semblent aujourd’hui avoir été éclipsés par les moteurs du marché économique et de l’entrepreneuriat. L’influence croissante d’Elon Musk (via SpaceX) sur la colonisation de Mars en est un bon exemple [9]. Même si cela a toujours été une étape importante pour la NASA, il devient clair que la NASA ne mène plus la conversation. Pour reprendre la discussion, la Fig. 1 ci-dessous présente un paysage complet des services commerciaux spatiaux, des modèles d’entreprise et des segments, comme nous l’avons vu plus haut.  

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Figure 1 : Un paysage des services commerciaux spatiaux, des modèles d'affaires et des segments [13].

La numérisation en tant qu’outil technologique fondamental de la nouvelle économie spatiale : le cas d’Interstellar Lab  

La façon la plus claire de comprendre l’avenir des technologies spatiales est d’identifier les activités qui devraient se poursuivre, celles qui se développeront et celles qui seront interrompues. À court terme, comme mentionné précédemment, on s’attend à ce que la grande influence des agences spatiales définisse la plupart des tendances en matière d’activités spatiales. Certaines activités commerciales devraient peut-être être prises en compte dans la recherche d’une vue d’ensemble de l’activité spatiale. À long terme, cependant, d’autres stratégies telles que des considérations sur les avancées économiques, internationales et technologiques sont nécessaires pour obtenir une vue d’ensemble approximative. La numérisation et les technologies numériques devraient jouer un rôle essentiel dans la transition vers une nouvelle économie spatiale durable [10] 

Grâce à des plateformes numériques modernes telles que 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, les entreprises et les start-ups du monde entier ont la possibilité de transformer la dernière frontière en une entreprise commerciale pratique et rentable. Dassault Systèmes favorise l’innovation pour les entreprises spatiales de toute taille, des startups aux PME et grandes entreprises, avec des solutions industrielles de pointe, une infrastructure logicielle sur mesure, la plateforme 3DEXPERIENCE Cloud et bien plus encore. 3DEXPERIENCE dispose de tous les outils logiciels dont une organisation a besoin pour concevoir, simuler, tester, fabriquer et maintenir la durabilité. À titre d’exemple, en 2019, Dassault Systèmes a lancé “Reinvent the Sky”, une solution industrielle basée sur le cloud pour l’industrie de l’aérospatiale et de la défense [11]. Conçue pour l’innovation de produits par les jeunes entreprises et les petits fabricants d’équipements d’origine, Dassault Systèmes utilise cette initiative pour attirer les jeunes entreprises et les sociétés de capital-risque dans le New Space.  

Dassault Systèmes a mis à profit son expérience considérable en matière de conception d’avions et d’engins spatiaux pour s’assurer que les applications de conception, de simulation et de fabrication sont à la hauteur de la tâche consistant à créer des produits qui peuvent être envoyés et fonctionner dans l’espace, l’environnement le plus hostile connu de l’homme. Parmi les exemples notables, on peut citer l’utilisation de 3DEXPERIENCE par la startup française Interstellar Lab pour concevoir et fabriquer ses BioPods innovants, des modules déployables en 3D pour une vie durable dans l’espace et sur Terre, qui consistent en des systèmes totalement fermés avec un environnement durable pour la croissance des plantes (Fig. 2) [12]. Interstellar Lab a utilisé la plateforme Cloud de Dassault Systèmes pour la conception et la simulation des produits en 3D. En particulier, chaque module a été entièrement conçu à l’aide de CATIA sur la plateforme 3DEXPERIENCE, et les conditions environnementales ont été modélisées en tant que systèmes et simulées avec la multiphysique dans SIMULIA, tandis que la modélisation des systèmes de contrôle a aidé les ingénieurs d’Interstellar Lab à programmer les systèmes qui régulent la pression et les concentrations de gaz internes dans les BioPods dans les environnements extrêmement différents de la Terre, de la Lune et de Mars.  

 

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Figure 2 : Représentation par Interstellar Lab des modules BioPods.

 

“De nombreux outils permettent aujourd’hui une approche innovante et prennent en charge les flux de données modernes”, a déclaré Jim Rhoné, Chief Product Officer d’Interstellar Lab, “mais très peu intègrent toutes nos contraintes au sein d’une seule et même plateforme. Notre entreprise est à la pointe d’un grand nombre de disciplines, de compétences et d’applications – biologie, aérospatiale, systèmes de contrôle, architecture, mathématiques et science des matériaux. Nous avions besoin d’une plateforme capable de réunir tous ces domaines. C’est exactement ce que fait la plateforme 3DEXPERIENCE”.  

Réparties entre Paris, en France, et Los Angeles, aux États-Unis, les équipes d’Interstellar Lab travaillent 24 heures sur 24 sur la conception des BioPods. “Nous avons des personnes qui travaillent sur le modèle 24 heures sur 24″, explique Barbara Belvisi, fondatrice et directrice. “Ils peuvent tous travailler ensemble, se connecter de manière transparente et simultanée sur la plateforme pour faire avancer le projet”. Accessible sur le cloud, la plateforme 3DEXPERIENCE fournit non seulement un accès sécurisé et instantané à l’entreprise, mais maintient également une version unique de la vérité pour l’équipe.  

“Alors que nous passons à l’étape suivante, les capacités de gestion de programme et de projet d’ENOVIA nous seront précieuses pour stocker et récupérer les connaissances en matière de conception et pour gérer efficacement le cycle de vie du BioPod”, a déclaré M. Belvisi. Grâce à la plateforme basée sur le cloud, l’équipe a accès à toutes les fonctionnalités dont elle a besoin. Cela permet à chacun de gagner du temps en passant d’un outil ou d’une plateforme à l’autre et en convertissant les données d’une application à l’autre. “L‘interopérabilité peut prendre beaucoup de temps”, a ajouté M. Rhoné. “Peu de plateformes peuvent fournir ce type de fonctionnalité dès le départ. 3DEXPERIENCE change la donne pour nous, car nous sommes en mesure de concevoir et d’itérer à grande vitesse, en rassemblant toutes nos compétences et tous nos domaines en un seul endroit pour trouver les meilleures solutions. Cela nous permet d’avancer et d’innover plus rapidement”.  

Enfin, les dômes évolueront au fur et à mesure qu’ils seront construits et expérimentés. La startup doit être en mesure de dater, de suivre et de contrôler les changements apportés aux modèles physiques, et pour cela, disposer d’un jumeau virtuel est inestimable. Ce processus couvre tout, depuis les opérations et la maintenance jusqu’à la collecte de données sur la production alimentaire et l’environnement. La plateforme 3DEXPERIENCE permettra à Interstellar Lab d’assimiler toutes ces données dans une représentation 3D précise, ce qui sera crucial pour un déploiement à grande échelle.  

Grâce à la technologie intégrée de la plateforme 3DEXPERIENCE pour le développement de produits, les entreprises de l’ère du NewSpace peuvent accélérer le cycle de vie de leurs produits, du concept au déploiement, et acquérir un avantage décisif en tant que premières entreprises sur le marché. Pour ce faire, une suite d’applications sous l’égide de Dassault Systèmes offre des fonctionnalités telles que la collaboration en temps réel, la simulation virtuelle et la planification optimisée. Les utilisateurs de 3DEXPERIENCE peuvent disposer d’un jumeau virtuel qui fournit un modèle virtuel du système physique et permet aux entreprises de l’ère spatiale d’évaluer facilement et rapidement de multiples scénarios.  

 

[1] Barbaroux, P (2016) “The metamorphosis of the world space economy: investigating global trends and national differences among major space nation’s market structure”, CAIRN Journal of Innovation Economics and Management.
[2] Dassault Systèmes (2020) Ebook: New Space, New Opportunities.
[3] Wikipedia contributors (2024) “Space Race” Wikipedia, The Free Encyclopedia. Available at: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Space_Race&oldid=1211580753
[4] Dos Santos Paulino, V and Donald, A (2021) New Space: Six Disruptions Accelerating the Commercialization of Space, SIRIUS Chair.
[5] SpaceX website. Available at: https://www.spacex.com
[6] Lamigeon, V (2013) “Falcon 9, cette fusée low-cost américaine de SpaceX qui veut détrôner Ariane 5”, Challenges. Available at: http://www.challenges.fr/entreprise/20131125.CHA7485/falcon-9-la-fusee-low-cost-americaine-de-spacex-veut-detroner-ariane-5.html
[7] ESA (2016) What is space 4.0. Available at: https://www.esa.int/About_Us/Ministerial_Council_2016/What_is_space_4.0
[8] Foreman Campins, L (2023) NewSpace and the European Space Economy (Dissertation), BarcelonaTech.
[9] Wikipedia contributors (2024) “SpaceX ambition of colonizing Mars” Wikipedia, The Free Encyclopedia. Available at: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SpaceX_ambition_of_colonizing_Mars&oldid=1211305378
[10] Engineering.com (2024) White Paper: The New Space Age is Open for Business. Available at: https://www.engineering.com/story/the-new-space-age-is-open-for-business
[11] Inceptra (2024), Reinvent The Sky. Available at: https://www.inceptra.com/dassault-systemes-reinvent-the-sky-solution/
[12] Dassault Systemes (2024) Customer Stories: Interstellar Lab. Available at: https://www.3ds.com/insights/customer-stories/interstellar-lab-sustainable-life-on-earth [13] De Concini, A, and Toth, J (2019) The future of the European space sector. European Investment Bank, European Comission.

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