Espace royal

[2] Télescope Hubble (Copyright Pixabay)

[1] La Voie Lactée (Copyright Stefan Dittel)

[3] ITC – Airbus Défense et Espace (Copyright Airbus D&S)

[4] ITC – Airbus Défense et Espace (Copyright Airbus D&S)

[5] Mesure de qualification – DITTEL Engineering (Copyright DITTEL Engineering)

[6] Particules sur la voile solaire (Copyright Airbus D&S)

[7] L'univers (Copyright Pixabay - Image de Pexels de Pixabay)

[8] Module d'écho ATHENA (Copyright Airbus D&S)

[9] Conteneur de transport (Copyright Airbus D&S)

[10] Lancement – Kourou / Guyane française (Copyright Airbus D&S)

(Droits d'auteur Shutterstock)

Prof. Dr. Gernod Dittel

Dr. Berthold Vogt

La salle blanche est la salle de contrôle de tous les satellites. Avant de partir dans l’espace, tous les corps célestes artificiels y découvrent la lumière d’un monde qu’ils quitteront bientôt pour toujours. Parce que les erreurs ne peuvent plus être corrigées par la suite, toutes les sources d’erreur doivent être éliminées lors de l’assemblage et du transport, aussi petites soient-elles.

Les succès d’entreprises émergentes comme SpaceX montrent surtout une chose : l’esprit d’initiative règne dans le secteur de l’astronautique commerciale. Non seulement des entreprises, mais aussi des agences spatiales nationales de nombreux pays ont fixé des objectifs ambitieux.

Mis à part l’annonce de Markus Söder d’un programme spatial autonome pour la Bavière (« Bavaria One »), l’Allemagne agit plutôt modestement. Afin de ne pas prendre de retard, l’Union de l’industrie allemande (BDI) réclame une augmentation massive du budget spatial allemand.

Dans son document de principe « Marché d’avenir dans l’espace », le BDI cite des prévisions de cabinets de conseil en gestion. Selon celles-ci, le marché mondial de la technologie spatiale sera multiplié par dix dans les 20 prochaines années. Les chiffres d’affaires devraient passer de 260 milliards d’euros (2019) à 2 700 milliards d’euros en 2040. La part de marché des entreprises allemandes est actuellement estimée à 3 milliards d’euros.

La couverture médiatique de l’avancée du syndicat industriel s’est concentrée sur la proposition exotique de créer en Allemagne un site de lancement de fusées. Ce qui est passé un peu inaperçu, c’est que seule une « Micro Space Port » était souhaitée, capable de faire décoller uniquement de plus petites fusées avec de petits satellites. Les images impressionnantes de lancements de fusées dans des pays lointains dissimulent le fait que l’industrie spatiale allemande y participe souvent. Dans ses niches techniques, des scientifiques, ingénieurs et prestataires allemands jouent des rôles importants. Le rapport sectoriel de 190 pages « Acteurs allemands de l’espace » du Centre allemand pour l’aéronautique et l’espace (DLR) recense dans chaque Land des dizaines d’entreprises et d’institutions contribuant à la technologie spatiale moderne. Une caractéristique commune à presque toutes : une salle blanche. Car sans salle blanche, pas d’astronautique.

L’Allemagne investit dans des salles blanches plutôt que dans des fusées

Dans l’astronautique, ce sont de petites choses qui font échouer de grands projets. Lors du lancement d’une Ariane 4 en 1990, c’était une chiffon dans une conduite qui a provoqué l’échec et la perte de deux satellites. Reste encore aujourd’hui le débat pour savoir s’il s’agissait d’un sabotage ou de négligence. En 1994, deux échecs de lancement ont été attribués à des contaminations qui ont bloqué une turbopompe d’oxygène liquide. De telles incidents ne touchent pas seulement les Européens, c’est-à-dire l’ESA. La NASA a par exemple nécessité cinq missions de réparation pour corriger une erreur de fabrication sur le télescope spatial Hubble.

Le grand miroir primaire, soigneusement poli pendant des mois, était plus plat de quelques micromètres que ce qu’il aurait fallu pour une mise au point nette. Cela a été découvert trop tard, seulement en haut.

Ces exemples illustrent la particularité des exigences techniques en astronautique : les appareils et satellites doivent être à 100 % fonctionnels à leur arrivée sur le lieu d’utilisation – que ce soit dans l’espace proche de la Terre, sur une autre planète ou lors d’un voyage au-delà du système solaire. Une fois dans l’espace, les réparations sont généralement impossibles. Les exceptions nécessitent des efforts considérables.

En orbite, les pièces de satellites ne peuvent plus être nettoyées. Pourtant, même les plus petites particules apportées à bord peuvent compromettre le succès des missions. Des optiques tachées, des points de soudure contaminés, des roulements sales sont autant de points faibles qu’il faut éviter. Les ingénieurs ont appris ces leçons à travers des expériences douloureuses et coûteuses au fil de l’histoire spatiale.

Les analyses de défaillance après des accidents conduisent, selon le système, à des mesures spécifiques – par exemple, dans le cas de la chiffon Ariane, à la vérification endoscopique de petites conduites avant chaque lancement. Surtout, cette expérience a conduit à produire aujourd’hui des satellites beaucoup plus protégés dans une atmosphère contrôlée qu’auparavant.

La principale mesure pour éviter de coûteuses petites erreurs est la salle blanche en constante évolution. Son origine est étroitement liée à l’histoire de l’astronautique au XXe siècle. Pour continuer à faire évoluer la fusée allemande V2 après la guerre, les Américains ont créé l’une des premières salles blanches techniques, où ils ont monté des dispositifs gyroscopiques pour le contrôle des fusées. Cet espace était encore revêtu d’acier inoxydable – en supposant que la poussière ne s’y fixerait pas, mais tomberait rapidement au sol. Cependant, ce n’était pas le cas. Pour que les fonctions de pilotage et de contrôle des avions et fusées deviennent plus précises, le besoin de précision dans la fabrication a augmenté. La technologie des salles blanches a ainsi soutenu l’astronautique, tout comme cette dernière a fixé des tendances pour le secteur en fonction de ses exigences et budgets.

Maximiser la fiabilité des systèmes spatiaux constitue la contribution essentielle des salles blanches modernes à l’astronautique commerciale et scientifique. Elles réduisent le taux d’erreur des lanceurs et des charges utiles. Les satellites sont fabriqués selon une chaîne longue de salles blanches. Elle va de la fabrication des composants à l’assemblage – appelé « intégration » en technique satellitaire – jusqu’au transport vers le site de lancement et finalement dans l’espace. La recherche de failles potentielles dans de grandes installations d’essai, souvent sur plusieurs mois, se déroule également en environnement de salle blanche. Pendant l’intégration, un haut standard de qualité est maintenu. Chaque étape est contrôlée et documentée. En plus des exigences directes du système en matière de qualité de la salle blanche, la discipline des employés est un facteur critique.

Une place propre et rangée témoigne également de la conscience professionnelle de l’opérateur. La principale source de contamination dans la salle blanche est l’humain, qui dépose chaque minute entre un et >10 millions de particules ≥0,3 µm de différentes tailles. Pour réduire cette contamination, les opérateurs portent des combinaisons de protection. Celles-ci protègent surtout le produit, pas le personnel – contrairement aux combinaisons pour astronautes.

En Allemagne, deux immenses halls avec des postes de travail pour l’assemblage de satellites ont récemment été construits. Avec l’Integrated Technology Centre (ITC), Airbus a ouvert en 2019 à Friedrichshafen, selon ses propres dires, « le centre d’intégration et de technologie spatiale le plus moderne d’Europe ». La surface de la salle blanche sur le site a été triplée. Au total, 4 000 mètres carrés permettent désormais la fabrication simultanée de plusieurs satellites, sondes et instruments, selon les exigences, dans différentes classes ISO.

Un an plus tard, le concurrent OHB a achevé sa nouvelle halle d’intégration à Brême. La « PLATO-Halle », salle blanche ISO-8, est le plus grand espace propre du groupe OHB, avec environ 11 mètres de haut et 1 400 mètres carrés. 15 millions d’euros ont été investis dans cette construction, où seront fabriqués, entre autres, des satellites météorologiques, de communication et l’observatoire spatial PLATO.

Exigences de pureté entre contrôle visuel et biohazard

Les exigences les plus strictes en matière de pureté concernent les satellites de recherche qui doivent atterrir sur d’autres planètes ou comètes. Ils ne doivent pas seulement être exempts de particules gênantes, mais aussi de tout germe à bord. Si des spores ou des bactéries s’y trouvaient, elles fausseraient les mesures lors de la recherche de traces de vie extraterrestre. De plus, leur présence violerait des traités internationaux, notamment une partie spécifique du « Traité sur les principes régissant l’activité des États en matière d’exploration et d’utilisation de l’espace, y compris la Lune et d’autres corps célestes », dit Traité de l’espace. Avant les missions Viking vers Mars, les États-Unis et l’URSS s’étaient mis d’accord en 1967 pour faire preuve de prudence au-delà de la Terre. Aucun autre corps céleste ne devait être affecté par l’introduction de la flore et de la faune terrestres dans son développement. Ce principe a été rejoint depuis par 110 nations spatiales, dont la République fédérale d’Allemagne en 1971. Depuis, les modules d’atterrissage sont parmi les équipements spatiaux les plus strictement nettoyés. Une intégration totalement exempte de germes est impossible.

C’est pourquoi une stérilisation complète entre les étapes de travail ou avant le départ est indispensable – et urgente. En effet, comme l’humanité spatiale le sait désormais, les germes terrestres peuvent développer une vie propre dans l’espace. Des expériences à bord de la station spatiale ISS ont montré que même le vide ne tue pas certains bactéries. Un autre chapitre, non approfondi ici, concerne les germes qui sont à peine maîtrisés à bord des vaisseaux habités. Par exemple, des cultures de champignons auraient trouvé un environnement très favorable derrière des revêtements dans la station MIR.

Se limiter à l’hygiène ne suffit pas, lorsque des humains vivent et travaillent longtemps dans un espace confiné et étroit.

Les missions vers d’autres planètes ou comètes sont rares. C’est pourquoi les salles blanches existantes pour leur intégration sont souvent adaptées, généralement de classe ISO 5. Lors des pauses, des lampes UV sont allumées pour tuer les germes présents dans l’air. Certains composants ou ensembles peuvent être stérilisés par irradiation radioactive, traitement au chlore ou chauffage à plus de 140 °C. L’Institut Fraunhofer de Stuttgart pour la production et l’automatisation (IPA), sous contrat avec l’ESA, travaille depuis 1999 sur des méthodes de stérilisation innovantes. Contrairement aux méthodes classiques, ces nouvelles techniques éliminent les micro-organismes morts plutôt que de les laisser. Cela est rendu possible par un faisceau de cristaux de dioxyde de carbone très froid, mais doux, aspirés après leur utilisation. Les mesures de stérilisation sont poursuivies jusqu’à ce qu’un seuil inférieur pour le nombre de germes soit atteint.

Classe spéciale spatiale « Visible Clean »

À l’autre extrémité du spectre des exigences de propreté spatiale se trouve la catégorie « Visible Clean ». Curieusement, cette classe la plus basse n’existe dans aucune norme d’autres secteurs, sauf dans la norme européenne ECSS-Q-ST-70-01C (European Cooperation for Space Standardization). Visible Clean est une norme pour le développement et la recherche en laboratoires, mais pas pour l’intégration de véhicules spatiaux. Le personnel y change constamment entre laboratoire et bureau. Il n’y a pas de sas. La régulation de la pression est absente, tout comme la circulation de l’air dans la pièce, qui n’est pas définie. Les employés ne portent qu’une blouse de salle blanche et des chaussures neuves en entrant, pour éviter une contamination directe par leur habillement civil.

Au lieu de mesurer en permanence la qualité de la salle blanche, une inspection à la lumière blanche est effectuée selon les besoins. Elle cible les particules plus grosses que 10 µm, visibles à l’œil nu. Les pièces de ce niveau minimal de conformité peuvent aussi être classées ISO-9.

Toutes les salles blanches de niveau supérieur disposent d’un système de climatisation. La température y est maintenue à 22 °C (+/-3 °C) et l’humidité relative à 55 % (+/-10 %). Le contrôle de l’humidité est crucial pour le fonctionnement des composants électroniques : dans l’air sec, il peut y avoir des décharges électriques. Certaines boîtes électroniques ont déjà été détruites lors de l’intégration parce que des opérateurs étaient électriquement chargés. Pour éviter ces courts-circuits, de plus en plus de salles sont équipées de sols ESD (décharge électrostatique). Il s’agit d’un revêtement conducteur électrique avec une résistance inférieure à 1 MΩ. L’équipement ESD comprend des vêtements, chaussures et gants conducteurs, tous conçus pour empêcher la formation de tensions supérieures à 100 volts.

ISO classe 7 et 8 : suffisantes pour la majorité des satellites ?

Les classes de salle blanche ISO 7 et 8 selon DIN EN ISO 14644 sont utilisées pour l’intégration de la majorité des satellites. Les exigences en matière de propreté sont moins strictes pour les satellites équipés principalement de composants électroniques, comme les systèmes radar ou de communication.

Une attention particulière doit être portée aux composants optiques. Ces satellites disposent aussi de capteurs stellaires qui déterminent de façon autonome la position du vaisseau dans l’orbite. De plus, ils sont équipés de systèmes de contrôle d’attitude ou de groupes propulseurs utilisant des composants liquides ou gazeux. Les valves doivent être parfaitement étanches, c’est-à-dire sans particules. Toute fuite réduit la durée de vie du satellite.

Ces composants sensibles à la contamination sont généralement scellés ou couverts lors de l’intégration, et ne sont activés que peu avant le lancement.

Dans ces salles, un renouvellement d’air permanent avec de l’air conditionné et filtré a lieu, à un taux pouvant atteindre 40 fois par heure. L’air est injecté par des diffuseurs à la surface du plafond et se répartit dans toute la pièce grâce à la turbulence. L’air est aspiré par le sol, ré-aimanté, enrichi en air frais, puis réinjecté après filtration. Un surpression de 20 à 30 Pa est maintenue par rapport aux pièces adjacentes. La cascade de pression commence à l’extérieur, passe par des sas pour personnes et matériel, et se termine dans la salle blanche. Les conditions sont surveillées et enregistrées en permanence par des capteurs calibrés.

La concentration en particules est généralement mesurée par des capteurs laser connectés à un système de dépression, qui traverse une partie de l’air du salle blanche. La limite autorisée est de 100 000 particules par minute, de taille comprise entre 0,5 et 5 µm, par mètre cube. Une autre méthode consiste à mesurer par chute de particules (PFO) sur une petite plaque métallique. Pour une salle ISO 8, les valeurs mesurées sont typiquement inférieures à 275 ppm/24h. La salle doit être calibrée une fois par an, avec des capteurs laser mesurant la concentration en particules à différents endroits. Le nombre de points de mesure était jusqu’à récemment calculé à partir de la racine carrée de la surface de la pièce. La nouvelle norme de calcul, selon la norme DIN EN ISO 14644-1, se base sur la surface totale de la salle.

Une combinaison de salle blanche imperméable aux particules, des chaussures et un couvre-chef de salle blanche, ainsi qu’un combinaison intégrale, sont obligatoires, tout comme une bavette pour les barbus. Lorsqu’on manipule des objets dans la salle, des gants sont portés. Les composants ne pénètrent ou ne sortent que par des sas. Bien qu’il s’agisse d’une salle blanche, celle-ci n’est pas totalement exempte de poussière et doit être nettoyée régulièrement selon un plan. Les contaminations apportées par les personnes et le matériel se déposent souvent dans des zones calmes, au sol ou sur des surfaces.

En général, un nettoyage humide est effectué une fois par jour à l’aide d’une serpillière humide, uniquement avec de l’eau distillée ou un mélange d’eau distillée et d’isopropanol à 5-15 %. Tous les équipements et aménagements doivent être faciles à nettoyer et ne pas générer de particules eux-mêmes. Les robinets dans la salle blanche doivent être équipés d’un mécanisme de commande encapsulé, et les câbles porteurs remplacés par des bandes recouvertes. En effet, les roues de roulement produisent de l’abrasion, tandis que les câbles lubrifiés dégagent des gaz.

ISO classe 5 pour une pureté supérieure

Dans une salle blanche de cette classe, l’intégration de satellites équipés de systèmes extrêmement sensibles est réalisée. Il s’agit notamment d’ensembles optiques, comme les satellites d’observation. Une contamination particulaire des surfaces optiques entraîne une augmentation de la diffusion de la lumière, ce qui réduit la performance, tandis qu’une contamination moléculaire altère le spectre. Les images sont faussées, tout comme les mesures infrarouges de température. Le nettoyage, souvent effectué avec un pinceau doux ou une plume à l’aide d’aspirateurs de salle blanche, est très coûteux et pas toujours efficace. La surface optique et le revêtement souple peuvent être rayés.
Les processus de nettoyage doivent éliminer les contaminations moléculaires, mais peuvent laisser des traînées. La priorité est donc de tout faire pour éviter toute contamination lors de l’intégration. La conception des salles blanches de cette classe doit donc exclure autant que possible les sources de contamination moléculaire. Le silicone et ses dérivés ne doivent pas être utilisés.

Le silicone s’évapore pendant 50 ans, libérant ainsi des molécules. Leur élimination sur les surfaces optiques n’est possible qu’avec du chlorure de méthylène, et rarement avec succès. Les émissions lors du fonctionnement doivent être évitées par ventilation. Dans le domaine moléculaire, seules des filtres à charbon actif non spécifiques (contamination moléculaire aéroportée – AMC) peuvent filtrer toute l’air recyclé.

Pour mesurer la contamination moléculaire, on utilise des « Witness Plates » (plaques témoins). La précipitation des molécules peut être analysée par spectrophotométrie infrarouge. La valeur maximale admissible pour ces salles est de 7,1 x 10⁻¹ g/cm² par jour. La limite inférieure de détection des appareils d’analyse étant de 5 x 10⁻¹ g/cm², l’échantillon doit être exposé pendant plusieurs semaines, typiquement quatre à six semaines. Le système de ventilation est conçu pour générer un flux d’air dirigé, quasi laminaire, à faible turbulence. Une circulation verticale du plafond au sol est idéale, afin d’évacuer immédiatement les contaminations vers le bas. Une autre option est la circulation horizontale d’un mur à l’autre ou du mur vers le sol, via des flux « rideaux ». Dans ce cas, il faut que le personnel fasse attention à orienter le flux d’air lors d’activités critiques, pour que l’air extrait ne souffle pas directement sur l’objet. La sortie d’air se fait généralement par une multitude d’unités de filtration (FFU – Filter Fan Units) équipées de ventilateurs et de filtres finaux. Elles sont dissimulées derrière des grilles permettant une aspiration en surface. Idéalement, les surfaces des meubles de salle blanche doivent être perforées ou équipées de grilles, pour permettre à l’air de circuler librement sans créer de turbulences.

Le code vestimentaire est conçu pour que les employés contaminent le moins possible les objets. Pour entrer dans une salle blanche ISO 5, ils passent généralement par des sas reliés à une salle ISO 8 ou ISO 7. Dans le sas entre ISO 8/7 et ISO 5, la tenue doit répondre à des exigences plus strictes, bien sûr en norme ESD. L’employé doit d’abord porter une coiffe, un masque. Un overall couvre entièrement le corps, inséré dans des bottes étanches. Des gants sont enfilés par-dessus les poignets de l’overall.

Les tendances pour la future intégration des satellites

En regardant vers l’avenir de la salle blanche pour l’astronautique, deux points ressortent : d’une part, l’évolution des exigences, et d’autre part, la gestion des coûts élevés. Les coûts sont importants. L’intégration d’un satellite d’environ 5 mètres de long et de 2 à 3 mètres de diamètre nécessite une surface d’environ 300 m². Le prix par mètre carré s’élève à plusieurs milliers d’euros par jour d’utilisation. Comme les installations fonctionnent 24 heures sur 24, chaque jour est facturé. Même pour des projets non commerciaux, financés par l’État, la gestion des coûts devient de plus en plus cruciale, car ces budgets sont limités. Concernant ces coûts, on constate que, dans une optique commerciale, les locataires ont tendance à choisir une classe de salle blanche moins coûteuse, souvent plus basse. D’autres tentent de réduire les coûts en diminuant la durée d’utilisation. La motivation est compréhensible : l’intégration d’un satellite plus grand peut coûter des millions uniquement en frais de salle blanche. L’automatisation des processus n’offre pas de solution, l’intégration de satellites restant une tâche artisanale sur mesure.

La gestion des salles blanches s’orientera, comme dans d’autres secteurs techniques tels que la microélectronique ou l’industrie automobile, encore davantage vers les exigences du produit. Ces exigences sont généralement fixes pour la plupart des satellites et ne changeront pas beaucoup. En revanche, pour ceux équipés de systèmes optiques haute résolution, il faut aller toujours plus loin dans la précision et la portée. L’humain voit actuellement environ 45 milliards d’années-lumière dans la profondeur de l’univers, ce qui ne représente qu’une infime partie des estimations de 10 milliards de milliards d’étoiles. Un regard plus profond nécessite des technologies plus précises.

Un exemple est le projet futur de l’ESA, ATHENA (Télescope avancé pour l’astrophysique à haute énergie). Ce télescope à rayons X de nouvelle génération (plus performant que XMM-Newton) est équipé d’un imager à grand champ et d’une unité intégrée de rayons X. ATHENA pèse environ 7 000 kg, a une focale de 12 mètres, une hauteur totale de 15 mètres, et pourrait être lancé en 2028 avec Ariane 6.4.

La condition préalable est la fabrication complète du satellite dans une salle blanche de classe ISO ≤ 5. Sa conception innovante de miroir, d’un diamètre de 3 mètres, est constituée de 700 modules de miroir avec 1,5 million de pores microscopiques sur des wafers en silicium.

Les petits satellites, comme le « Würzburger Würfel » (petits satellites de la série UWE – « Université de Wurtzbourg Satellite expérimental »), exigent également des salles blanches de plus en plus propres.

Leur longueur de côté ne dépasse pas 10 centimètres. Leur miniaturisation, et donc leur sensibilité à la poussière, concerne aussi leurs systèmes de mesure, de contrôle et de communication.

Pour ces satellites, une salle blanche de classe ISO 5 ne sera bientôt plus suffisante. Il faudra passer à une classe ISO 4 ou supérieure. Cela peut être réalisé de manière rentable, comme le montrent des exemples dans d’autres secteurs : en créant une salle blanche de classe supérieure uniquement pour une zone délimitée plus petite. Dans les zones de travail dites « flow benches », l’air est purifié par des filtres HEPA (High Efficiency Particulate Air) ou ULPA (Ultra Low Penetration Air), ce dernier atteignant une efficacité de filtration minimale de 99,9995 % pour des particules de 0,1 à 0,3 µm.

Mais même cela ne suffira plus pour les satellites équipés de systèmes optiques exigeants. Leurs salles blanches ne se concentrent plus uniquement sur les particules, mais aussi sur les molécules. L’objectif est notamment de réduire la présence de composés organiques dans l’air.

Ces molécules ne peuvent être éliminées qu’avec des filtres AMC (Contamination moléculaire aéroportée). Les sources de contamination moléculaire proviennent de la structure du bâtiment, des équipements et des modules des satellites eux-mêmes. La principale source, bien sûr, reste l’humain. Si un opérateur respire sur le panneau solaire d’un satellite, cela entraîne une réduction mesurable de la performance.

Cette contamination est permanente, et même des nettoyages fréquents ne suffisent pas. Tout salle blanche de classe ISO 5 sera donc à l’avenir équipée de filtres AMC pour l’air entrant et recyclé. 100 % de l’air recyclé doit passer par ces filtres pour éliminer les impuretés internes à la salle.

Les mesures moléculaires doivent également permettre de détecter ces sources à temps. Jusqu’à présent, après plusieurs jours d’exposition, seule une analyse rétrospective pouvait être effectuée. Avec une méthode de mesure améliorée, qui n’existe pas encore, il serait possible de mesurer en temps réel. Seules ces mesures permettront de supprimer rapidement les sources.

Transport dans un environnement mobile et antichoc en salle blanche

Les tâches d’intégration sont souvent réparties dans toute l’Europe pour les projets de l’ESA. Par exemple, une nation fournit la structure du satellite, une autre installe les systèmes de contrôle d’attitude, une autre encore est responsable de l’intégration système. Cela nécessite de nombreux transports entre les installations. Les conditions dans les conteneurs de transport doivent être identiques à celles de l’intégration. Cela vaut aussi pour les sous-systèmes et composants. La faiblesse de la chaîne détermine la qualité finale.

Le conteneur de transport est en principe une salle blanche mobile robuste de classe ISO 8/7. Pour maintenir la température et l’atmosphère, il est équipé d’un module dédié. Souvent, il est également rempli d’azote sec et maintenu sous légère surpression.

Comme un conteneur de transport n’est jamais parfaitement étanche, des bouteilles de gaz comprimé embarquées assurent une surpression d’environ 20 Pa, malgré une fuite éventuelle.

Le satellite doit pouvoir entrer facilement dans le conteneur. Pour cela, le conteneur peut être conçu pour que la partie supérieure soit enlevée, permettant d’introduire le satellite par le haut à l’aide d’une grue. Dans ce cas, le satellite est fixé à une structure annulaire qui sert d’interface avec la fusée.

Une autre option est l’introduction horizontale. Le satellite est placé sur une structure mobile et glissé à travers une porte dans le conteneur. Avant cela, des conteneurs de transport pré-nettoyés sont introduits dans une zone de pré-nettoyage. Le contact avec le satellite n’intervient qu’au sein du sas principal.

Les éléments encombrants comme le panneau solaire ou les antennes voyagent souvent séparément ; le conteneur transporte donc le corps principal du satellite. La forme et la taille du conteneur sont limitées par le moyen de transport et les voies de circulation. En Europe, le transport s’effectue généralement par un semi-remorque à plusieurs essieux.

Le plateau du camion est réglable en hauteur pour compenser les irrégularités de la route. Les chocs sont enregistrés par des capteurs lors du trajet et ne doivent être transmis au satellite qu’après amortissement.

La structure du conteneur est déconnectée de celle du satellite via des éléments de suspension. Pour les grands conteneurs, il faut vérifier la hauteur sous les ponts et autres obstacles. Le transport est accompagné de véhicules supplémentaires et n’est autorisé qu’à des heures particulières, de jour ou de nuit. Un conteneur pour le transport aérien doit répondre aux exigences de l’IATA (Association internationale du transport aérien). Cela inclut l’installation d’une disquette de rupture dans la coque du conteneur, qui assure un équilibrage rapide de la pression en cas de chute soudaine de la pression dans la cabine.

Après la fin de l’intégration système, le satellite est soumis à une série de tests approfondis. De nombreux grands centres d’essais ne sont pas présents à chaque site d’intégration. Les principaux centres en Europe sont Interspace à Toulouse, le centre d’essais ESTEC à Noordwijk, aux Pays-Bas, et l’IABG à Ottobrunn, en Bavière.

Les installations disposent toutes de salles blanches de classe ISO 8 et de sas appropriés. L’accès aux équipements d’essai, où sont simulés des conditions spatiales comme le vide, les scénarios de température et les vibrations, se fait depuis une salle blanche centrale. Sur le « shaker », le satellite est secoué comme lors du lancement. Si des antennes tombent, leur fixation peut encore être renforcée à temps. Pour ne pas augmenter inutilement les exigences de qualité de la salle blanche, tous les sous-systèmes sensibles sont couverts et ne sont ouverts qu’en environnement sécurisé. Après des essais réussis, les satellites sont généralement transportés dans les mêmes conteneurs jusqu’au site de lancement.

Les sites de lancement les plus utilisés par l’ESA sont le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan, le Centre spatial guyanais en Guyane française, et le Kennedy Space Center en Floride, aux États-Unis. Le satellite y est généralement transporté par avion cargo.

La qualité de la salle blanche doit aussi être maintenue sur le site de lancement. Une option consiste à monter le satellite dans une capsule de charge utile séparée, dans une salle blanche. Cela permet de séparer spatialement la zone d’intégration et la fusée.

Ce choix implique un adaptateur supplémentaire pour le lanceur. Une autre option est de monter directement le satellite sur le lanceur. L’interface du lanceur avec la charge utile dépasse alors dans une salle blanche. Le satellite est placé sur l’adaptateur de la fusée, puis fixé à la fusée par un anneau de serrage. Après la fin des travaux d’intégration, la coiffe (faringe) extérieure est fermée.

Avant cela, il faut vérifier qu’aucun passager clandestin ne s’est glissé dans le conteneur. Sur des forums internet, des techniciens évoquent la présence de geckos ou de toiles d’araignées, qui ont été éliminés à temps avant le lancement, soit par remplissage d’azote du compartiment de fret de la navette spatiale, soit simplement à l’aide d’un aspirateur.

Lorsque la coiffe extérieure est larguée à 100 km d’altitude, l’atmosphère est si ténue qu’il n’y a plus de risque de contamination. La chaleur générée par la friction avec l’air n’est plus un problème non plus.

L’espace n’est pas une salle blanche parfaite

Malgré tous leurs efforts pour envoyer leurs messagers célestes dans un état de propreté, l’humanité est incroyablement négligente à l’autre extrémité du cycle de vie de ses satellites. Fin mars 2020, 2 700 satellites fonctionnels tournaient autour de la Terre, dont 1 300 seulement par les États-Unis. Cependant, ils côtoient environ 17 000 autres satellites défectueux ou abandonnés. Le télescope ESA pour débris spatiaux au Téide, à Tenerife, a détecté entre 6 500 et 8 000 tonnes de débris spatiaux, totalisant 16 700 objets et 9 464 fragments de plus de 10 cm.

Le modèle MASTER-2005 de l’ESA (Référentiel de l’environnement terrestre pour les météoroïdes et débris spatiaux) estime qu’il y aurait plus de 600 000 objets de plus de 10 mm en orbite autour de la Terre.

D’autres simulations prévoient 150 millions d’objets de la taille du millimètre. Le système américain de surveillance spatiale suit en permanence des objets de plus de 50 mm. Lorsqu’un objet s’approche d’un satellite en fonctionnement, des manœuvres d’évitement sont nécessaires. Même la Station spatiale internationale (ISS) doit parfois effectuer des corrections de trajectoire.

Le risque de collision augmente de façon exponentielle. Certes, l’espace n’est pas exempt de particules, ce qui n’en fait pas une salle blanche parfaite. La présence de nombreuses particules est illustrée par des phénomènes comme les aurores boréales. En moyenne, dans l’univers, la contamination est d’environ 2 atomes par mètre cube – une pureté bien inférieure à ce que la technologie humaine de salles blanches peut atteindre.

Une « équipe de nettoyage » potentielle stimule l’imagination de l’industrie spatiale. Des idées allant du aspirateur spatial suisse Clear Space One à la destruction de débris spatiaux sont évoquées.

Peu de ces idées ont été concrétisées, mais l’essentiel est là. Quelle que soit la méthode de nettoyage, un grand travail attend les nations spatiales si elles veulent nettoyer l’orbite terrestre. Si elles parviennent à ramasser simplement devant leur porte, ce serait un signal plus fort à l’univers que l’envoi d’ondes radio ou de satellites interstellaires. Cela montrerait que l’humanité est capable de s’organiser durablement dans le système solaire – pour peut-être un jour partir vers de nouveaux mondes.