Un algorithme simple, rapide et fiable pour évaluer la probabilité des collisions dans l'espace. Une nouvelle avancée technologique pour le Centre national d'études spatiales (Cnes). «La simplicité de mise en œuvre de ce nouvel algorithme en fait un bon candidat pour être embarqué à bord des satellites», insiste Jérôme Thomassin, expert en contrôle d'orbite, en charge du programme Asteria au Cnes à Toulouse (Haute-Garonne). L'enjeu est considérable. Dans un environnement spatial de plus en plus encombré à la fois par l'accumulation de débris d'engins spatiaux (satellites inactifs, étages de fusée, boulons, outils perdus par des astronautes...) et la mise en service de nouvelles méga-constellations de satellites, la prise en compte des risques de collisions devient une préoccupation majeure, tant pour les agences spatiales que pour les opérateurs de satellites.
Développé dès 2016, cet algorithme est le fruit de travaux conduits par une équipe toulousaine du Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes (Laas-CNRS), en collaboration avec le Lip (Laboratoire de l’informatique du parallélisme), à Lyon, un des labos les plus pointus en France en matière de recherche sur la gestion de la complexité informatique (Inria-ENS-CNRS-Lyon 1). Il s'agit d'une combinaison entre calcul symbolique et calcul numérique, mobilisant à la fois de l'informatique théorique, de l'analyse numérique, de l'optimisation et de la théorie du contrôle. «Il améliore nettement la précision du calcul et nécessite moins de temps de calcul que la plupart des autres méthodes», souligne Mioara Joldes, chargée de recherche au CNRS, au sein du groupe Roc (Recherche opérationnelle, optimisation combinatoire et contraintes) du Laas. Les tests menés au Cnes sur une base de données d’un très grand nombre de cas réels ont pu le démontrer.
Une brique technologique dans la course aux satellites autonomes
Rodé initialement dans les centres de contrôles au sol du Cnes, il a été embarqué en 2021 et testé en vol à bord d'un premier satellite démonstrateur, le CubeSat 3 unités OPS-SAT de l'agence spatiale européenne (ESA), dans le cadre plus général du programme Asteria. «Une première étape vers le développement d'une solution de contrôle d'orbite autonome embarquée incluant le maintien à poste et la gestion des risques de collision pour les satellites en orbite terrestre basse», explique Jérôme Thomassin.
OPS-SAT a permis dans un premier temps de valider la pertinence de l'algorithme dans le cadre d'un démonstrateur non manœuvrant. Prochaine étape attendue en 2026, avec le lancement d'un nouveau démonstrateur, dont le design est actuellement en cours de définition au sein des équipes du Cnes. Ce CubeSat, sans doute un peu plus volumineux qu'OPS-SAT, permettra de tester en conditions réelles la chaîne complète d'autonomie. «L'ambition, à terme, est bien d'augmenter le niveau d'autonomie des satellites, avec à la clé, le développement de nouvelles générations de satellites autonomes qui permettront de se libérer, au moins en partie, des contraintes de la gestion opérationnelle au sol. Le processus embarqué de gestion du risque de collision participe bien à cet objectif. Il permet à la fois de réduire la chaîne de prise de décision et de communication et de réduire des incertitudes sur les risques de collision en rapprochant la décision de l'occurrence des événements», précise Jérôme Thomassin. Côté CNRS, les travaux se poursuivent au sein des équipes des recherche dans le cadre d'un processus permanent d'amélioration de l’algorithme.
