Pourquoi les ballons stratosphériques font de parfaits espions

Le ballon chinois qui a survolé les Etats-Unis a mis en lumière l’intérêt croissant pour ce type d’engins à des fins militaires. Mobiles et furtifs, ces objets suscitent de plus en plus d’intérêt de la part des grandes puissances et des industriels comme Airbus et Thales Alenia Space. La stratosphère attise les convoitises.

Olivier James

Publié le 10 février 2023 à 11h00

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Ballon espion chinois ramassé par les américains AFP NE PAS REUTILISER — Accusé d'être un espion par les Etats-Unis, le ballon chinois a été abattu aux larges de la Caroline du Sud.

Ce n’est pas le premier, mais c’est sans aucun doute celui a fait le plus de bruit. Le ballon stratosphérique qui a survolé le sol américain, et dont la présence a été révélée jeudi 2 février, a exacerbé en quelques jours les tensions géopolitiques entre les Etats-Unis et la Chine. Parti de Chine, passé par l’Alaska, il a survolé un site militaire du Montana. Une incursion qui a provoqué dans le pays une tempête politique et conduit le président américain Joe Biden à exiger sa destruction. Le ballon fauteur de troubles a finalement été abattu au large de la Caroline du Sud. Un deuxième ballon a même été détecté de manière concomitante en Amérique Latine.

Une véritable mission d’espionnage de haut vol, comme l'ont assuré dans la presse des responsables américains, ou un simple ballon scientifique brinquebalé par les vents? Au-delà de la passe d’armes entre les deux pays, l’incident rappelle que ces engins, utilisés depuis plus de cinquante ans pour effectuer des mesures atmosphériques (ozone, CO2, méthane…), peuvent aussi répondre à des usages moins innocents. Alors que plusieurs ballons de ce type ont déjà été soupçonnés d’espionnage par le passé, l’utilisation de la stratosphère – entre le trafic aérien et l’espace – n’est pas près de s’arrêter.

Un outil d’espionnage performant…

Archaïque le ballon espion, à l’heure des méga-constellations de satellites? Certes, son origine remonte au XVIIIème siècle: c’est en 1783 que les frères Montgolfier effectuèrent le premier vol avec leur ballon. Un engin qui par la suite a été utilisé sur de nombreux champs de bataille, mais à des altitudes peu élevées. Les ballons stratosphériques d’aujourd’hui sont autrement plus performants: ils évoluent entre 18 et 40 kilomètres d’altitude et le diamètre des plus imposants peut atteindre 130 mètres, pour un volume de 800 000 m3. Les plus grands ballons sont aujourd’hui capables de porter une tonne de charge utile. Quant à l’autonomie, elle peut être poussée jusqu’à trois mois environ. Idéales pour effectuer des mesures scientifiques, mais aussi des opérations de surveillance…

Quelles étaient les dimensions du ballon chinois? «Le ballon chinois qui a volé au-dessus des Etats-Unis évoluait à environ 20 kilomètres d’altitude et semblait avoir un diamètre compris entre 20 et 30 mètres, estime Vincent Dubourg, sous-directeur Ballons à la Direction des systèmes orbitaux et des applications du Cnes. Les photos du ballon en vol permettent de distinguer les panneaux solaires qui alimentaient les équipements de bord, mais il n’est pas possible de dire à quoi servaient ces équipements sans les récupérer et les expertiser, ce que disent vouloir faire les Américains.» Certaines sources américaines évoquent déjà la présence d'antennes capables de collecter et de géolocaliser des communications. Les prochains mois permettront peut-être de faire la lumière sur la nature précise des instrumentations.

Tous les indices

…Et complémentaire des satellites

Si les satellites sont déjà largement employés par les services de renseignements de certaines grandes puissances, les ballons stratosphériques peuvent offrir des services complémentaires. Et non des moindres. Premier atout: leur persistance, autrement dit, leur capacité à rester au-dessus d’un même point d’observation des jours durant. Les satellites sont quant à eux obligés de refaire le tour de la Terre pour revenir à leur point d’observation initiale. La mobilité de ces ballons permet aussi de prendre des clichés sous plusieurs angles.

Surtout les ballons sont bien plus furtifs que les satellites, même s’ils sont plus proches du sol. Ils sont difficilement visibles à l’œil nu, sauf quand le soleil brille directement dessus, et offre peu de signature aux radars qui scrutent le trafic aérien conventionnel. «Ils sont moins facilement détectables que les satellites dont les mouvements sont plus prévisibles», relève Vincent Dubourg. La preuve: l’armée américaine a elle-même reconnu n’avoir pas détecté ce ballon chinois, sous-estimant jusque-là ce type de menace. En outre, leur proximité avec le sol permet d’obtenir de bonnes résolutions avec des équipements moins complexes que ceux embarqués dans les satellites.

Des ballons qui peuvent être manœuvrables

Les ballons seront d’autant plus adaptés au renseignement qu’ils seront manœuvrables, c’est-à-dire qu’il sera possible de les piloter. Etait-ce le cas du ballon chinois? Difficile à dire. A ces altitudes, les vents dominants tendent à suivre les parallèles. Or, le ballon est passé par l’Alaska, ce qui semble suggérer qu’il était bien manœuvrant, il serait sinon arrivé plus au sud sur la côte ouest américaine. «Mais ce ballon a très bien pu être confronté pendant plusieurs jours à des vents particuliers, tels que le vortex polaire qui attire vers de plus hautes latitudes avant de le refouler vers le sud», nuance Vincent Dubourg. Seule certitude: les ballons manœuvrant intéressent de plus en plus le monde civil, mais aussi militaire.

Comme parvenir à diriger un tel engin aussi sensible aux vents? Soit en développant un dirigeable, avec un système de propulsion. C’est le cas du projet Stratobus de Thales Alenia Space, équipé d’hélices alimentées en énergie électrique. Deuxième solution: développer un ballon à double enveloppe, capable de changer d’altitude de vol sur commande. L’une est remplie d’hélium pour la portance, l’autre est pressurisée avec plus ou moins d’air et sert de lest pour contrôler son altitude en utilisant les variations des directions et forces des vents.

Une utilisation qui reste mal réglementée

Le lancer de ballons stratosphériques s’immisce dans le flou juridique qui domine dans cette partie du ciel. Jusqu'à 20 kilomètres d’altitude, c’est la convention de Chicago de 1944 qui réglemente l’espace aérien. Au-delà de 100 kilomètres d’altitude, après la ligne dite de Karman, c’est l’espace où chacun peut faire circuler librement des engins. Et entre les deux? «Il y a des zones d’ombre dans lesquelles certains peuvent chercher à s’engouffrer, reconnaît Vincent Dubourg. Ceci dit, la convention de Chicago stipule qu’un objet sans pilote est tenu de demander une autorisation pour survoler un pays.»

L'affaire des ballons chinois donne du grain à moudre aux acteurs cherchant à mettre un peu d’ordre dans la stratosphère. C’est le cas en particulier de l’Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA) et de l’organisation de l’aviation civile internationale (OACI). Un cadre qui serait aussi le bienvenu pour les industriels futurs utilisateurs de la stratosphère: ils auront de plus en plus besoin d’une réglementation pour faire certifier leurs véhicules.

Intérêt militaire croissant pour la stratosphère

Ballons, dirigeables, planeurs, drones… La stratosphère constitue un terrain de jeu de plus en plus prisé par les militaires. Le projet Loon de Google a représenté une bascule en la matière: il visait la distribution de l’internet haut débit pour les zones blanches via une escadrille de ballons. Lancé en 2013, avec le soutien du Cnes, il a été abandonné faute de rentabilité en 2021. «Loon a malgré tout démontré la faisabilité de piloter une trajectoire horizontale de ballon en utilisant les variations des vents dans les différentes couches de la stratosphère», glisse Vincent Dubourg.

Loon va d’ailleurs contribuer au transfert vers le militaire: l’équipe du projet aurait légué ses brevets et savoir-faire à la société Raven Aerostar qui met en œuvre des ballons pour… la défense américaine. Une dualité qui n’a pas échappé à Airbus, au Cnes et à Hemeria: les trois acteurs se sont associés pour développer un ballon manœuvrant, financé par le plan de relance. La Direction générale pour l’armement (DGA) étant intéressée, le projet devrait se poursuivre avec un financement dual.

En juillet dernier, la Commission européenne a accordé une enveloppe de 1,2 milliard d’euros à 61 projets collaboratifs de R&D dans le domaine de la défense. Parmi eux: EuroHAPS, pour Démonstration de systèmes de plate-forme à haute altitude. Il doit fournir des démonstrateurs technologiques aéroportés pour «améliorer les capacités de renseignement, de surveillance et de reconnaissance». Y participe Thales Alenia Space, dont le projet Stratobus, un temps mis sur pause, a été remis en selle en 2022 via un soutien direct du Fonds européen de défense (FED). Autre projet révélateur de cette cristallisation d’intérêts: la création par Airbus d’Aalto en janvier, la division en charge du développement du drone Zephyr. Alors qu’Aalto compte déjà pour client le ministère britannique de la Défense, l’entreprise cherche ouvertement à séduire le marché de la défense.