Beyond Gravity : le savoir-faire suisse pour la production de lanceurs La Suisse : un pilier de l'industrie des lanceurs

de Marina Hofstetter

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Peu de gens le savent, mais la Suisse participe activement au lancement de centaines de satellites. En effet, le savoir-faire lié à la fabrication de pièces pour diverses fusées se trouve dans le pays. Malgré la privatisation en cours des activités, l'État fera tout pour garder ce savoir-faire stratégique dans le pays. Nous avons pu discuter de tout cela avec Holger Wentscher, Senior Vice President Program Launchers chez Beyond Gravity à Zürich.

Processus de production des coiffes de lanceurs.
Processus de production des coiffes de lanceurs.
(Source : www.noeflum.ch)

Pouvez-vous nous donner une brève description de l'organisation de l'entreprise et de votre rôle en tant que Senior Vice President Program Launchers ?

H. Wentscher : Beyond Gravity est issu d'une réorganisation globale de RUAG International. L'État, propriétaire de RUAG, souhaitait depuis longtemps privatiser la totalité de l'entreprise à l'exception de la partie défense. Depuis 2 ans donc, la partie défense est propriété de l'État et garde le nom RUAG, alors que les autres entités ont changé de nom, et ont été privatisées ou sont en cours de l'être. C'est le cas de Beyond Gravity. Le processus de privatisation est en cours, et devrait être finalisé en 2025 au plus tard. Le but est néanmoins de garder les emplois en Suisse et de renforcer la position stratégique de la Suisse au niveau mondial dans le domaine spatial et des lanceurs en particulier. Beyond Gravity actuellement se divise en deux parties, la partie satellites, y compris des structures, des mécanismes, de l'électronique, des antennes ou des produits de protection thermique, et la partie lanceurs, dont je suis le chargé de programme. Je suis l'interlocuteur entre l'entreprise et les clients, qu'ils soient des entreprises privées ou des institutions comme SSO (Swiss Space Office), l'ESA (European Space Agency) ou la NASA.

D'où vient cette implication de la Suisse dans le domaine des lanceurs ?

Il y a une quarantaine d'année, la Suisse a décidé de s'impliquer de manière importante dans l'industrialisation d'un ou deux lanceurs européens. L'État a donc à l'époque investi dans l'entreprise Contraves pour développer le savoir-faire de la production de coiffe en Suisse. À l'heure actuelle la Suisse est ainsi le leader mondial de la production de coiffe et de pièces de fusée en fibres de carbone. La stratégie de la Suisse, y compris avec la privatisation des activités, est de garder et renforcer cette position industrielle forte. Aujourd'hui, nous fabriquons également nos produits pour les lanceurs dans nos sites aux États-Unis et en Suède.

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Quels sont les produits que vous proposez sur le marché ?

Nous proposons sur le marché toutes les pièces en fibre de carbone. Il y a tout d'abord les coiffes, c'est-à-dire la partie qui se trouve tout en haut des lanceurs et qui protège les charges utiles. Nous fournissons également le bouclier thermique (heat shield) qui se trouve entre le moteur principal et le réservoir d'oxygène à - 250 °C. Nous fabriquons aussi les inter-étages (interstage), une sorte de cylindre qui connecte le premier étage et le deuxième étage. Et puis nous proposons l'adaptateur de charge utile (payload adapter), un cône qui se trouve au dernier étage de la fusée et qui connecte le réservoir à la charge utile. En outre, nous sommes leaders sur le marché de la fabrication de systèmes de séparation et de ce que l'on appelle des distributeurs pour déposer la charge utile dans l'espace.Voilà les cinq principaux produits que nous proposons. Nous pouvons fabriquer ces produits dans différentes tailles en fonction des lanceurs. Les plus petits que nous produisons mesurent environ 1 mètre de diamètre et sont destinés aux Small-lift Launch Vehicle (SLV ou lanceurs légers, ndlr).

Qui sont vos principaux clients ?

Notre plus gros client est ULA (United Launch Alliance) aux États-Unis avec les lanceurs Vulcan entre autres, mais nous travaillons aussi avec Ariane Espace pour Ariane 5 et 6, et avec JAXA (Japanese Aerospace Exploration Agency) via MHI (Mitsubishi Heavy Industries) pour le lanceur H3, qui est d'une taille similaire à celle d'Ariane 6 et Vulcan. Nous sommes donc présents sur 3 lanceurs majeurs. Nous sommes ainsi impliqués sur une grande partie les lanceurs du projets Kuiper d'Amazon par exemple, un réseau de satellites dans le même style que OneWeb ou Starlink de SpaceX, car ils ont pour le projet acheté des lanceurs de nos partenaires.

Où sont produites les pièces en fibre de carbone qui vous proposez ?

Nous possédons un grand site de production à Emmen dans le canton de Lucerne. Nous avons agrandi le site il y a quelques années, doublant ainsi notre surface de production. Nous fabriquons dans cette nouvelle halle les coiffes d'Ariane 5 et 6 hors autoclave avec un nouveau processus. Nous avons répliqué cette halle aux États-Unis à Decatur, en Alabama, pour la production de pièces pour ULA.

Pourquoi avoir répliqué une partie du site de production aux États-Unis ?

Nous produisions auparavant les pièces pour les lanceurs Atlas (de ULA, ndlr) à Emmen. Quand les pièces étaient prêtes, il fallait les transporter aux États-Unis, et pour cela il fallait louer un gros avion porteur Antonov, et cela coûte très cher. Or les clients ne sont plus prêts à payer ce genre de prix, et il nous fallait devenir moins cher et plus efficace. Nous produisons donc maintenant directement sur le site de ULA et nos pièces sont transportées vers le site de lancement avec les autres par des bateaux affrétés par ULA. De plus en plus, nos clients cherchent à colocaliser la production des lanceurs. Nous avons fait le même pari avec OneWeb en installant notre site de production des panneaux pour les satellites à Titusville en Floride, tout près de Cap Canaveral et à quelques kilomètres seulement du site de production des satellites de OneWeb. Lors de l'appel d'offre pour la fabrication de ces panneaux, la colocalisation était quasiment une obligation.

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Qu'est-ce que cette montée de la demande de colocalisation implique pour l'unité de production en Suisse ?

Le système européen des lanceurs fonctionne différemment. Les pièces proviennent de toutes l'Europe et se retrouvent toutes à Rotterdam pour être transportées par Ariane Espace en bateau jusqu'à Cayenne, en Guyane Française. À Emmen, nous sommes donc bien placés, car nous pouvons transporter nos pièces en convoi spécial camion jusqu'à Bâle, puis en bateau sur le Rhin jusqu'à Rotterdam.

Copyright vidéo : Beyond Gravity

Vous parliez auparavant de la constellation Kuiper d'Amazon, quelle est l'implication de Beyond Gravity exactement ?

Nous produisons de nombreuses pièces pour les lanceurs qui ont été acheté à ULA et Ariane Espace. De cette manière, nous sommes indirectement impliqués. Mais nous avons également une interaction directe avec Amazon pour la fabrication de distributeurs, l'une des plus grosses commandes individuelles de notre histoire. Le projet Kuiper prévoit dans un premier temps l'envoi de 3236 satellites. Or à l'intérieur d'une coiffe de lanceur tel qu'un Vulcan ou une Ariane 6, il y a de la place pour un ou deux gros satellites. Les satellites de Kuiper sont relativement petits, de la taille d'un petit réfrigérateur, et l'idée est d'en transporter quelques dizaines en même temps. Le mécanisme de distribution que nous fournissons permettra donc le placement des satellites autour d'un cylindre central et leur libération séquencée. Ce mécanisme complexe est produit par Beyond Gravity dans nos locaux suédois. Ce mécanisme sera le même quel que soit le lanceur utilisé. Le gain de ce contrat était une étape très importante pour notre entreprise.

Nous parlions également précédemment de lanceurs légers : quels est leur but ?

On parle ici de lanceurs d'environ 1 à 2 mètres de diamètre, pour une hauteur d'une quinzaine de mètres. Il ne faut pas les confondre avec les fusées-sondes (sounding rockets) qui elles, permettent d'effectuer des mesures dans la haute atmosphère mais pas de mettre quelque chose en orbite. Il existe donc environ une centaine de société à travers le monde qui veulent construire ces petits lanceurs. Le premier qui volera avec nos coiffes et nos inter-étages sera normalement celui du Gilmour Space en Australie, d'ici la fin de l'année 2022. PLD Space, en Espagne, utilise aussi nos produits. Dans le cas de Gilmour Space, la charge utile est relativement petite, équivalente à un satellite du projet Kuiper d'Amazon. Mais alors pourquoi les lancer un par un, et pas à plusieurs dans un plus gros lanceur ? Eh bien pour créer un réseau, si l'on souhaite avoir une couverture optimale, il faut des satellites dans plusieurs orbites distinctes. Or lorsque les satellites sont lancés ensemble, cela demande beaucoup d'énergie au satellite pour modifier son orbite après placement. Lorsque l'on tire uniquement un satellite à la fois, on peut ajuster directement la trajectoire de tir du lanceur pour le placer dans la bonne orbite. Voilà où se situe le marché des petits lanceurs. Alors ce marché est relativement nouveau, nous verrons ce que ça donne. Mais chez Beyond Gravity, nous sommes impliqués.

Que vous apporte ce nouveau marché, outre de nouveaux clients ?

Le fait de développer nos produits pour de plus petits lanceurs nous obligent à les repenser. Il faut penser plus petit, plus simple, moins cher, moins complexe. Les développements effectués pour les petits lanceurs peuvent ensuite être transférés sur les grands, ce qui peut nous permettre de proposer une réduction des coûts à nos clients, comme nous l'avons fait par exemple dans le passé, en évitant l'utilisation d'un autoclave coûteux dans le processus de production. En faisant du transfert de connaissances en interne, nous nous octroyons un avantage concurrentiel non négligeable, car nos clients qui ne produisent pas de petits lanceurs ne font pas ce genre de développement sont donc contents de pouvoir bénéficier de notre expérience.

Le marché des lanceurs est-il justement un marché très concurrentiel ?

Le marché des lanceurs est différent de celui des satellites par exemple. Ce dernier est un marché en grande majorité commercial, c'est-à-dire que comme pour des voitures, on va comparer les performances, la fiabilité, le prix… Ce sont ces éléments qui vont mener, ou pas, à la vente d'un satellite ou d'une de ses pièces. Pour les lanceurs le fonctionnement est autre car la plus grande partie des compétiteurs sont des compétiteurs institutionnels, c'est-à-dire appartenant ou soutenus par les États. Jusqu'à présent la Russie était un compétiteur important avec les lanceurs Soyuz et Proton, mais se retrouve maintenant hors-jeu. Aux États-Unis, on retrouve ULA, SpaceX, qui sont des entreprises privées mais qui travaillent sur de nombreux contrats d'état, donc on n'est pas vraiment dans une compétitivité transparente. Cela est entre autres lié au fait que chaque état veut avoir son accès propre à l'espace, sans ingérence de la part d'autres pays. L'inde par exemple, est typiquement en train de travailler dans ce sens. Donc le marché des lanceurs dans sa globalité n'est ni commercial, ni transparent. En revanche si l'on se place au niveau des sous-traitants, comme nous, alors là c'est autre chose. C'est pourquoi nous nous efforçons d'améliorer constamment nos produits et de les proposer à nos clients à un prix encore plus avantageux grâce à l'innovation et à l'amélioration de nos processus de production. Car une chose est claire : nous voulons conserver notre position de leader sur le marché, même dans un environnement de plus en plus commercialisé.

Ces compétiteurs sont-ils nombreux ?

En théorie, construire une coiffe n'est pas difficile, ce sont des panneaux constitués de nid d'abeille pris en sandwich entre deux plaques en fibre de carbone. On sait produire cela depuis longtemps. Notre savoir-faire chez Beyond Gravity réside dans le processus de production. Et ce processus n'est pas si évident. Même si une entreprise venait en proposant les mêmes produits que nous à un prix inférieur, encore faudrait-il être en mesure de démontrer que la qualité du produit est la même. C'est là que ça devient compliqué.

Comment attestez-vous de la qualité des coiffes par exemple ? Existe-t-il des certifications spécifiques ?

Les coiffes sont situées tout en haut des lanceurs. Ce sont elles qui protègent la charge utile. Un lanceur coûte disons environ 150 millions de dollars, ce qui est déjà cher. Les charges utiles le sont encore plus. Le James Webb Telescope par exemple se chiffre à quelques 10 milliards de dollars. Et si un problème se produit avec la coiffe, la mission est perdue. Alors oui, il y a des certifications. Dans le cas du James Webb Telescope, les Américains sont venus sur notre site de production à Emmen deux ans environ avant le lancement, et ont absolument tout analysé : toutes les étapes de production, tous les processus, tout le système de qualité. Avec une mission à ce prix, il n'y a pas de place pour le doute. De manière générale, en ce qui concerne les coiffes mais aussi les autres produits, nous possédons des modèles de simulation que nous améliorons de manière constante après chaque vol. Nous disposons de la télémétrie liée à chacun des tirs sur lesquels nous avons des pièces, nous savons donc exactement ce qu'il se passe à chaque tir et pouvons comparer avec les simulations effectuées avant. Plus nos pièces sont lancées, plus notre base de données est importante et plus nos modèles se raffinent. C'est un processus que l'on retrouve dans toutes les industries. Notre base de données est étoffée car elle regroupe la télémétrie de plusieurs types de lanceur. Si nous ne participions qu'à un type de lanceur, il nous aurait fallu bien plus longtemps pour avoir une base comme celle que nous avons actuellement. Nos modèles sont donc extrêmement fiables, et utiliser une coiffe de Beyond Gravity reste avantageux pour nos clients, même s'ils sont eux en concurrence. La fiabilité de nos modèles est telle que la première coiffe pour Ariane 5 hors autoclave n'a jamais été testé avant le premier lancement, pareil avec Ariane 6, Vulcan et H3. L'avantage est non négligeable, car un test coûte extrêmement cher. Il n'existe qu'un endroit au monde pour tester les coiffes, il se trouve au États-Unis : c'est une grande halle dans laquelle on teste la séparation sous vide, c'est-à-dire que la halle entière est mise sous vide, et la location n'est pas donnée. SpaceX, n'ayant pas la base de données que nous avons, a par exemple dû effectuer des tests pour Falcon 9 dans cette halle pour vérifier ses modèles. Le fait d'avoir un fournisseur spécialisé comme nous permet d'éviter ce genre de test et donc de coûts, mais Elon Musk lui préfère tout faire tout seul.

Quel est l'impact de la situation géopolitique actuelle avec la Russie sur le secteur des lanceurs et le secteur spatial en général ?

Du côté de Beyond Gravity, cela n'a pas changé grand-chose car nous ne produisions que très peu de pièces pour des lanceurs russes. Pour la Russie, les gros lanceurs sont un point stratégique, très secret, et les dirigeants n'ont jamais voulu qu'un autre pays produise des éléments du lanceur pour eux. La perte de l'infime partie de notre production qui était envoyée en Russie n'a donc pas vraiment affecté notre chiffre d'affaires. Au niveau de la capacité de lancement au niveau mondial, le fait qu'il ne soit plus possible de lancer depuis la base de Baïkonour a affecté différentes missions, tant scientifiques que commerciales. Les entités affectées vont donc devoir se tourner vers d'autres lanceurs, nos clients en l'occurrence, ce qui est indirectement plutôt bénéfique pour nous. Un point spécifique peut être mentionné : Ariane Espace a construit il y a quelques années un pas de tir spécial pour lancer des fusées Soyuz depuis Kourou. Donc on voit un léger impact de la situation géopolitique avec la Russie, mais qui devrait se régler assez rapidement.

En ce qui concerne l'ISS, la situation est beaucoup plus simple que beaucoup de monde le pense. Il y a quelques mois maintenant, Roskosmos, l'agence spatiale russe, a annoncé en grande pompe se retirer de l'ISS en 2025. Mais avec cette tentative d'intimidation, les dirigeants n'ont en fait qu'attesté quelque chose qui était agréé et signé depuis plusieurs années. Ce n'était donc en aucun cas une surprise, et cela ne change rien à l'avenir de l'ISS, qui avait déjà été décidé. La seule implication additionnelle est le fait que les Russes ne souhaitent plus s'occuper de la descente de la station. En effet, il faut utiliser le système propulsif de l'ISS pour provoquer une entrée calculée dans l'atmosphère. Or, ce système est un système russe. Ce sont donc actuellement les autres partenaires impliquées sur l'ISS qui se chargent d'établir le processus de descente. Rien de catastrophique donc.

Nous n'allons donc pas nous retrouver dans un monde spatial polarisé tel que c'était le cas pendant la Guerre Froide…

La situation actuelle est plutôt multipolarisée, on est en quelque sorte dans une situation de « chacun pour soi ». En effet, chaque pays a sa propre idée, son propre but : les Russes veulent rester dans l'orbite terrestre, les Chinois le sont actuellement, mais regardent avec attention les Américains qui eux, portent leur attention vers la Lune. La station américaine est prévue pour être un point fixe entre la Terre et la Lune. L'idée derrière cela est bonne : il y a aura une capsule cargo ou une capsule habitée voyageant entre la Terre et la station, puis une capsule plus petite pour les transferts entre la station et la Lune, où l'attraction gravitationnelle est bien plus faible à cause de la taille de la Lune. Ces projets sont en cours depuis plusieurs années déjà, cette nouvelle structure du monde de l'espace n'est donc pas aussi récente qu'il n'y parait.

Parlons maintenant du programme SLS et des différents reports de lancement de la mission Artemis : qu'en pensez-vous ?

Ces reports de lancement ne reflètent rien de grave, et je pense que cette situation est tout à fait normale lorsqu'on parle d'un système tel que le SLS (Space Launch System, lanceur développé par la NASA, ndlr). En effet, la connexion entre deux parties, dont l'une est à température ambiante et l'autre à - 250 °C, est extrêmement complexe. Garantir l'étanchéité entre les différentes parties d'un tel système est une science à part entière. Rencontrer ce type de problème est donc classique. Il faut bien noter qu'à chaque report, le lancement aurait pu être effectué malgré cela, mais la NASA a préféré se ranger du côté de l'extrême sécurité. Je ne doute pas que les différents problèmes soient résolus rapidement. Le lanceur SLS en soi est le plus grand existant. Le but de la NASA est de combler un manque, celui d'un lanceur qui permet des missions à plus longue distance, ou la construction d'une base dans l'espace. Cela ne veut néanmoins pas dire que la NASA n'utilisera plus les autres lanceurs, tout va dépendre des besoins et surtout des coûts. Un vol du lanceur SLS coûte extrêmement cher et tout le monde le sait. À l'avenir, un seul vol par an est prévu avec ce lanceur. Il ne rentre donc pas en concurrence avec les lanceurs existants.

Quelles pièces fournit Beyond Gravity pour le lanceur SLS ?

Le SLS vole actuellement avec un seul étage, on parle du bloc 1A. Le bloc 1B, soit le prochain lanceur, volera avec un Exploration Upper Stage. C'est un étage assez complexe qui peut effectuer des orbites difficiles, faire des trajets aller-retour vers la Lune, etc. et nous fournissons alors un inter-étage (Interstage) qui s'appelle USA pour Universal Stage Adapter, et que l'on fabrique en partenariat avec l'entreprise Dynetics dans nos locaux aux États-Unis. Nous parlons ici d'inter-étage universel car nous développons une interface flexible qui permettra l'adaptation de différents étages. Actuellement, le premier vol avec cet inter-étage est planifié pour 2025.

La préservation de l'environnement est une problématique présente dans tous les secteurs industriels, y a-t-il des actions mises en place dans le domaine des lanceurs et de l'espace en général ?

Chez Beyond Gravity, nous publierons pour la première fois un rapport sur le développement durable pour la prochaine année de référence, ce qui montre que le sujet est également majeur pour nous et qu'il gagne en importance. En outre, il y a une quinzaine d'années, tous les pays ont signé une charte qui atteste que tous les systèmes qui sont envoyés dans l'espace doivent être capables de revenir et soit brûler dans l'atmosphère, soit être récupérés de manière sécurisée. Cela signifie que ni les satellites, même les CubeSat, ni les lanceurs ne laisseront de déchets dans l'espace à la fin de leur mission, afin d'éviter d'augmenter la quantité de systèmes et de déchets en orbite autour de la Terre, qui est déjà importante. Concernant les lanceurs par exemple, la quantité nécessaire d'essence pour freiner et redescendre brûler dans l'atmosphère est planifiée. C'est désormais une obligation, ce qui n'était pas le cas avant. Alors après il est toujours possible de rencontrer une panne, ou avoir un satellite qui ne répond plus. Les risques sont là, comme pour tout. Mais il y a des missions comme ClearSpace qui travaillent sur cette problématique. Quoi qu'il en soit, comme dans le cas du trafic aérien ou maritime, le trafic spatial est l'un des rares sujets qui, malgré des individualismes croissants, met tout le monde d'accord, car le bon fonctionnement d'un espace peuplé de satellites est dans l'intérêt de tous.

Comment est justement réglé ce partage de l'espace ?

Il existe une institution des Nations Unies, l'UIT (Union Internationale des Télécommunications, ndlr), qui attribue dans le monde entier les fréquences radioélectriques et les orbites de satellite. Toute personne qui souhaite établir un réseau de satellites doit auparavant en faire la demande auprès de cette institution, qui lui attribuera des orbites et des fréquences. Ce qu'il faut savoir, c'est que l'atmosphère ne laisse passer que quelques bandes de fréquences, et que ces bandes sont déjà très chargées. Les règles attenantes à la mise en orbite d'un satellite sont donc particulièrement strictes.

Pour en revenir aux déchets spatiaux, présentent-ils des risques pour la population ?

Comme précisé précédemment, les nouveaux systèmes sont conçus tels que les réentrées sont contrôlées. Il n'y a jamais de risques zéro, mais on s'en approche. En ce qui concerne les déchets déjà présents en orbite, on peut différencier ceux qui se trouvent à une orbite inférieure à 1000 km. En-dessous de cette hauteur en effet, l'orbite se dégrade petit à petit. Or les lanceurs s'arrêtent en général avant 1000 km, ce qui signifie que les morceaux de lanceurs qui s'y trouvent toujours descendent. Cela peut prendre des années et n'est pas contrôlable. On voit donc des morceaux de lanceurs des années 60 ou 70 se désintégrer dans l'atmosphère régulièrement. Alors tout cela est surveillé, bien évidemment, mais pas de manière commune. Chaque grand pays possède son propre système de surveillance, car les systèmes utilisés sont ceux qui gèrent également les attaques balistiques. Il existe donc plusieurs cartographies des morceaux en orbite et des calculs de planification de réentrée. La possibilité que ces morceaux atteignent la surface terrestre est globalement faible. De cette possibilité, il faut prendre en compte le fait que les mers et océans représentent 72 % de cette surface. La probabilité d'être tué par un morceau de lanceur ou de satellite est donc particulièrement faible.

Pour en revenir à la Suisse, quel est l'avenir de Beyond Gravity ?

Nous avons parlé en tout début d'interview de la volonté de l'État de garder le savoir-faire de la fabrication de lanceurs en Suisse. L'État ne vendra donc que dans des conditions très stricte qui lui assurent que cette volonté est respectée sur le long terme. Donc du point de vue des employés, la privatisation devrait être relativement transparente. En ce qui concerne les lanceurs, le marché se porte déjà bien et l'avenir s'annonce sous de beaux augures avec les différents projets de constellations prévus. Je m'attends donc à une grande croissance du programme Lanceurs en Suisse dans les prochaines années. Sous quel nom ? L'avenir nous le dira. MSM

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