Début février, dans le ciel américain. Une quarantaine de satellites censés rejoindre la constellation Starlink de SpaceX se consument dans l’atmosphère. Une destruction intervenue quelques heures après leur lancement depuis le centre spatial Kennedy (Floride). Un vent solaire serait la cause de l’incident. Cet orage magnétique – à l’origine des aurores boréales – aurait provoqué une densification de l’atmosphère, entraînant une perte de vitesse des satellites puis leur chute.
Il faut dire que SpaceX a opté pour une stratégie singulière, consistant à faire transiter ses engins sur une orbite temporaire située à 210 km d’altitude, au beau milieu de la haute atmosphère. Ce qui permet de n’envoyer ensuite dans l’espace que les satellites en bon état de fonctionnement. Elon Musk est-il pour autant le seul à devoir s’inquiéter des vents solaires ? Pas si sûr...
Car le rayonnement venu de l’espace représente un autre danger, bien plus inquiétant : celui de son effet direct sur les composants électroniques. Rayonnements venus du cosmos, éruptions solaires et autres éjections de masses coronales du soleil génèrent un cocktail de radiations composé d’ions lourds, de protons et d’électrons. Des particules chargées qui peuvent provoquer des courts-circuits, changer l’état des bits dans les mémoires, voire détruire des composants.
« Cette menace est connue depuis plus de quarante ans déjà, mais elle devient de plus en plus aiguë », rappelle Robert Ecoffet, expert au sein du Centre national d’études spatiales (Cnes). La multiplication du nombre de composants électroniques augmente la probabilité de dysfonctionnements. Tout comme leur miniaturisation, qui les rend plus sensibles aux effets de particules chargées capables de les traverser.
Des solutions, mais onéreuses
Avec le new space, arrivent des acteurs qui envoient des satellites dans l’espace sans s’être assurés que leurs composants électroniques pourront résister à l’environnement spatial.
— Ronan Marec, expert radiations de Thales Alenia Space
Premiers confrontés aux conséquences des rayons cosmiques, les acteurs du spatial ont vite adopté des solutions de protection. « Les correcteurs d’erreurs sont des systèmes permettant de détecter un aléa logique et de le corriger », explique Frédéric Wrobel, enseignant à l’Institut d’électronique et des systèmes de Montpellier. D’autres contre-mesures sont possibles, telles que la redondance des systèmes et des designs spécifiques des transistors. Mais entre la mise en œuvre de ces technologies de durcissement et les tests de robustesse, la facture peut s’envoler.
« Avec le new space, arrivent des acteurs qui ont peu conscience de ces problématiques et envoient des satellites dans l’espace sans s’être assurés que leurs composants électroniques pourront résister à l’environnement spatial », s’inquiète Ronan Marec, l’expert radiations de Thales Alenia Space. C’est potentiellement dangereux pour la viabilité des systèmes embarqués. » D’autant que ce risque est bien plus élevé que celui d’un impact par un débris spatial.
Si la start-up française Kinéis, qui pilote un projet de constellation de nanosatellites, s’est rapprochée du Cnes pour s’assurer de la fiabilité de ses composants, tous les acteurs du new space seront-ils aussi consciencieux ? Côté fournisseurs de composants, la problématique commence à être prise très au sérieux.
STMicroelectronics dans la course
Début mars, le fabricant de semi-conducteurs STMicroelectronics annonçait le lancement d’une gamme de circuits intégrés dédiés aux satellites du new space et comprenant des circuits intégrés de puissance, des circuits analogiques et des circuits logiques. Le groupe assure avoir trouvé un compromis entre résistance aux radiations et coût abordable, de quoi assurer la sécurité d’engins qui vont proliférer dans les prochaines années. Une démarche qui devrait intéresser les acteurs du spatial, mais pas seulement.
« Vu la multiplication des composants électroniques dans notre quotidien, en particulier dans les voitures, la probabilité d’incidents liés à des particules chargées n’est plus négligeable », prévient Ronan Marec. Au sol, ce sont les neutrons produits par les interactions des rayons cosmiques avec l’atmosphère qui peuvent générer les mêmes types de dysfonctionnements que ceux observés dans l’espace.
« Les tests effectués sur Terre permettent d’estimer le nombre d’erreurs de type aléa logique à une toutes les trois semaines dans une mémoire de 256 mégaoctets », signale l’expert. Qui souligne que l’intégration de composants toujours plus petits et l’arrivée de l’électronique quantique posent d’ores et déjà des questions quant à leur robustesse face aux rayons cosmiques. Si les solutions existent, les industriels devront investir pour se prémunir.
