Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

Les retombées de la conquête spatiale

Un investissement rentable (II)

On entend souvent dire que l'espace coûte cher et ne rapporte rien. Ceci est totalement faux ! Vous conviendrez que 3 € de gagné pour 1 € investi dans l'espace et ne parlons même pas du rapport de 8:1 pour la NASA, c'est tout le contraire d'une perte d'argent ! Peu d'actions boursières, même celles émanant de "joint ventures" à haut risque peuvent se venter d'avoir un rendement entre 300 et 800% !

Il est un fait que l'espace coûte cher, mais ainsi que nous l'avons expliqué, sa quote-part dans le budget fédéral ou même de l'armée est dérisoire. En 1990, le budget accordé à la NASA représentait 1% du budget fédéral (contre 4.41% en 1966) et 0.23% du PNB des Etats-Unis. Depuis, il n'a cessé de diminuer pour représenter à peine 0.7% du budget fédéral et 0.11% du PNB des Etats-Unis en 2012. Depuis, en raison de la priorité relative mise sur les futurs projets spatiaux (SLS, Orion, missions lunaires et martiennes), le budget de la NASA a de nouveau augmenté et représentait 0.39% du PNB et 0.49% des dépenses fédérales en 2019.

A consulter : Budget de la NASA dédié aux sciences planétaires 2008-2021, Google docs

FY2020 - Explore Budget Estimates, NASA

Budget de la NASA

(en milliards de USD non indexé)

Discipline

2004

2015 

2020 

Opérations spatiales

6.110

4.035

4.285

Exploration et vols commerciaux (SLS, Orion)

-

5.050

6.396

Sciences de l'espace (planétaire)

4.007

3.079

6.393

Sciences de la Terre

1.552

1.835

1.780

Support interagences (gestion et opérations)

1.672

2.847

2.847

Technologie aérospatiale et aéronautique

0.959

1.250

1.250

Recherche en biologie et physique

0.973

Education (STEM)

0.170

0.100

0

Construction, compliance, restoration, insp.

-

0.489

0.600

Total

15.469

17.711

23.551

Pour l'agence américaine qui dispose d'un budget annuel de 24.8 milliards de dollars en 2022 soit 0.41% du budget fédéral, les missions robotisées représentent à peine 10% du budget annuel de la NASA dont 2% sont consacrés à l'exploration de Mars.

Par comparaison, le budget de l'ESA était de 7.2 milliards d'euros en 2022 (une hausse de 10% par rapport à 2021) financés en fonction du produit national brut de chacun État membre. Cela représente une taxe ou un investissement selon le point de vue de 9.6 € par habitant (l'Europe compte 750.6 millions de citoyens) contre 17.8$ par citoyen aux Etats-Unis. Comparé aux taxes que l'on paie dans d'autres secteurs, ce n'est vraiment pas cher. Dans cette enveloppe, les programmes d'observation de la Terre prennent 24% du budget, soit 2.5 fois plus qu'aux Etats-Unis.

Evolution du budget de la NASA entre 2004 et 2020. L'exploration spatiale a redécollé !

La perte du rover Sojourner de la NASA ou de la sonde Beagle II de l'ESA représente une somme globale d'environ 800 millions de dollars. Dans l'absolu c'est évidemment beaucoup d'argent perdu. Mais globalement, replacé dans son contexte cela représente 0.04% du budget de la NASA, c'est une goutte d'eau noyée dans son budget et dont la plupart des missions sont couronnées de succès et survivent durant des années. En fait, en perdant une sonde spatiale, seules les équipes scientifiques et en particulier leur chef de projet risque de verser une larme.

La NASA consacrait également 100 à 170 millions de dollars chaque année aux programmes éducatifs jusqu'à ce qu'en 2019 le président Trump réalloue ce budget à la future mission lunaire habitée. Jusqu'alors la NASA consacrait entre 5 et 10 millions de dollars pour développer des expériences pour les jeunes, tant en matériel didactique pour les écoles qu'en développement sur Internet dans le but d'insiter les jeunes à s'investir dans l'astronautique.

Enfin, comme nous l'avons dit ailleurs à propos de l'exploration de Mars, l'industrie astronautique fait vivre des centaines de milliers de familles à travers le réseau de chercheurs et de sous-contractants.

On peut donc fièrement dénoncer les critiques souvent non fondées émises par quelques chercheurs insatisfaits et confirmer que l'astronautique est au contraire rentable et d'une grande utilité ainsi que nous allons l'expliquer.

Dans l'absolu, avec ~20 milliards de dollars alloués chaque année et 40 milliards de dollars dans quelques années, ce sont les Etats-Unis qui consacrent le plus d'argent aux programmes spatiaux mais cela ne représente "que" 0.1% du budget national qui est de 19360 milliards de dollars en 2018 (cf. PNB). Si nous comparons le budget accordé au secteur spatial au PNB des grandes acteurs de ce secteur, nous obtenons le tableau suivant :

 

PNB

(Mds USD)

Budget spatial

(Mds USD)

Pourcentage

Etats-Unis

18560

19.7

0.1

Russie

2553

11

0.4

Europe

19180

5.75

0.03

Japon

4729

3.7

0.08

Chine

13390

2

0.01

Inde

4990

1.2

0.02

Dans ces budgets établis entre 2014 et 2017 selon les pays, 20 à 25% peuvent être consacrés à des programmes militaires, bien que ceux-ci disposent d'un budget propre plus important (610 milliards de dollars pour les Etats-Unis, 211 milliards de dollars pour l'Europe (194 milliards d'euros), 146 milliards de dollars pour la Chine et environ 70 milliards de dollars pour la Russie). Données extraites de CIA World Facts et Index Mundi.

On en conclut déjà que le budget spatial européen est 3 fois inférieur à celui des Etats-Unis alors qu'ils sont deux fois moins peuplés (319 millions contre 743 millions d'habitants). Autrement dit, par habitant l'Europe consacre 8 fois moins d'argent aux programmes spatiaux que les Etats-Unis. Ce manque d'investissement a forcément des répercutions sur la qualité des projets.

Les retombées de l'espace

D'aucun peuvent se demander quelle est l'utilité de l'astronautique et l’intérêt de passer plus d’une année en dehors de la biosphère si douillette pour mener à bien des expériences que certains disent pouvoir aussi bien réaliser sur Terre. Ce serait vrai, aux effets de la pesanteur près...

La question est toutefois fondée quand on voit le budget accordé aux missions spatiales vis-à-vis des sommes que l'on consacre à la recherche en laboratoire; certains chercheurs peuvent justifier une certaine jalousie.

Mais hormis ces questions bassement matérielles ou égocentriques, il y a également le fait indéniable que la conquête spatiale restera toujours le métier le plus risqué au monde avec l'exploration des grands fonds. Le risque en vaut-il la chandelle ?

Avec 22 morts en temps de paix dans une famille d'astronautes qui ne compte que quelques centaines de membres, l'astronautique paye un tribut très cher pour assouvir nos rêves et la recherche.

De plus, concernant l'exploration spatiale, l'ESA connut plusieurs problèmes dont un échec partiel en 2016 avec la mission ExoMars dont le lander s'écrasa sur la planète Rouge suite à un dysfontionnement de ses rétrofusées. Si l'ESA considéra que ce programme fut une demi réussite puisque l'orbiter TGO (Trace Gas Orbiter) fonctionne et que le lander transmis des données jusqu'à son impact, c'est tout de même son troisième échec spatial après Beagle (Mars) et Philae (comète). L'agence européenne doit donc reconnaître qu'avec un tiers du budget de la NASA, ses ressources sont insuffisantes pour garantir le succès de ses missions et tenir tête à ses concurrents. Les Européens participant fiscalement à ses programmes et les bénéfices de l'ESA dépendant de la satisfaction de ses clients, il est urgent que l'Europe revoir sa politique spatiale au risque de perdre des partenaires et des marchés.

Deuxième question, à force de voir s'envoler des fusées comme s'il s'agissait de vols de routine, le public pourrait se désintéresser de leurs missions et réclamer des justificatifs aux commenditaires qui semblent dilapider l'argent des citoyens à coûts de millions de dollars ou d'euros.

Après l'accident de Columbia qui marqua tous les esprits, pour éviter un désintérêt du public, en 2003 la NASA demanda aux entreprises privées de proposer de nouveaux moyens de communication afin que le public américain soit informé de son travail. En particulier, elle voulait que le grand public comprenne que ses héros ne sont pas morts pour rien et que l'investissement réalisé dans l'espace est très utile pour la société.

Son projet visait à publier des informations concernant la NASA sur les emballages des produits vendus en supermarchés ou dans des publicités distribuées dans les boîtes-à-lettres. L'agence américaine voulait inspirer la nouvelle génération d'explorateurs.

Vue générale des installations du centre spatial de l'ESA à Kourou en Guyane, avec la fusée Ariane 5 à l'avant-plan. Document CNES.

Cela dit, rassurez-vous, l'astronautique continue à passionner le public. Pour en être convaincu, il suffit de se rappeler l'engouement des médias lors des programmes Mercury, Gemini et Apollo jusqu'à la mission Apollo 11 puis lorsque la navette spatiale passait une étape cruciale (premier apontage avec ISS, EVA, mission Hubble, retour en vol, etc.). Ainsi, pas moins de 2650 reporters, photographes et journalistes du monde entier étaient présents le 26 juillet 2005 à Cap Kennedy (KSC) pour assister en direct au décollage de la navette spatiale Discovery. Le développement des nouveaux lanceurs spatiaux et du module de commande Orion passionnent également les Américains et les fans d'astronautique.

Selon la NASA, lors du premier décollage de la navette spatiale, un quart des visiteurs venaient de l'étranger et de pays aussi divers que la Corée du Sud, la Belgique et la Nouvelle Zélande. Mais ainsi que le fit remarquer l'éditeur du site Internet SpaceflightNow.com basé en Angleterre, il y avait certainement beaucoup plus de téléspectateurs regardant le décollage en direct à la télévision ou depuis leur ordinateur. Bruce Buckingham, responsable des actualités au Centre Spatial Kennedy, estimait que ce lancement comptait parmi la poignée de missions spatiales ayant attirées le plus de visiteurs.

La moitié des missions vers Mars et la plupart de celles vers les planètes et leurs satellites, les comètes et les astéroïdes ainsi que les satellites dédiés à l'observation du Soleil furent autant d'autres succès qui passionnèrent toutes les générations. N'en prenons pour preuve que l'affluence du public sur les différents sites Internet de l'ESA et du JPL. Selon Charles Elachi, directeur du JPL, la NASA enregistra 11 milliards de connexions durant la mission des rovers Spirit et Opportunity sur Mars ! Le message à l'industrie aéronautique est donc clair. Comme le dit Elachi, "le public est passionné par l'exploration spatiale et la considère comme quelque chose de positif et d'épanouissant qui inspire la prochaine génération".

Aux Etats-Unis comme en Europe, les industriels sont évidemment partants et piétinnent d'impatience de participer au développement de l'industrie spatiale, tel qu'en témoigne le rapport STAR 21 de la Commission européenne.

Ainsi que nous le verrons à propos des astéroïdes, rien que l'exploitation minière des millions de tonnes de métaux (fer, nickel et silicates) contenus dans une sidérolite est... 20 fois plus rentable que l'extraction d'une masse équivalente de minerais sur Terre !

Nous savons combien Tintin et le capitaine Haddock se souviendront longtemps de l’état d’apesanteur et de tout l'intérêt que représente la microgravité (10-4 g) pour la physique et les sciences en général. Arrêtons-nous un instant sur ces applications.

Que fait l'industrie aérospatiale en pratique ? Mise à part la question du déploiement militaire en orbite (espionnage et défense) dont on ne sait pratiquement rien si ce n'est que ces missions peuvent durer très longtemps, les projets des agences spatiales peuvent se limiter à des programmes civils ou militaires d'observations ou de recherches fondamentales, tels ceux que nous avons mentionnés. Rien ne les oblige à consacrer une partie de leur budget à des recherches appliquées ou de lancer des satellites pour des sociétés privées. Les astronautes qui ont participé aux missions de Skylab, Spacelab, Soyouz, Salyout, Mir et ISS aujourd'hui ont toutefois consacré une bonne partie de leur temps à des recherches dans les sciences de la vie en microgravité, domaines qui regroupent plusieurs disciplines de la biologie, de la botanique et de la physiologie.

La télédétection

La télédétection est l'une des premières tâches des satellites. Ci-dessus deux images de la Terre en lumière visible et infrarouge prises par Meteosat et colorisées artificiellement. Mieux que la lumière blanche l'émission infrarouge permet de mettre en évidence les zones d'humidité et de sécheresse. Ci-dessous l'assèchement progressif du lac Chad entre 1973 et 1997.

Si le Droit de l'Espace précise que les satellites peuvent photographier librement n'importe quel endroit du globe, afin de préserver les ressources locales, il impose également aux sociétés gérant ces satellites de fournir aux pays survolés, et en particulier aux pays du tiers-monde, les images satellitaires à prix coûtant. Documents ESA et USGS.

Plus de 2000 inventions

Rappelons que c'est à l'astronautique et en particulier grâce à la NASA que nous devons des ordinateurs plus compacts et moins énergivores - il le fallait à bord des minuscules modules de commande, des capsules spatiales et du LEM - et le fameux joystick des avions et des jeux de simulation (utilisé pour la première fois en 1962 par John Glenn dans la capsule Friendship 7 du programme Mercury, cf. le Air & Space Museum).

Parmi les inventions dérivées de la conquête spatiale, citons :

- la mousse à mémoire de forme (à l'origine appelée mousse de trempe)

- le joystick

- les aliments lyophilisés

- la nourriture enrichie pour les bébés à base de microalgues (destinés au départ aux mission spatiales de très longues durées)

- le purificateur d'eau

- l'équipement de lutte contre l'incendie (fibre à base de polybenzimidazole synthétique)

- les couvertures de survie de premier secours

- le système antigivre des avions

- les pneux radiaux améliorés (de Goodyear)

- les implants cochléaires

- l'assistant cardiaque ventriculaire

- les poumons artificiels

- les LED de thérapie médicale

- le Bowflex d'entraînement musculaire

- les semelles absorbant les chocs des chaussures de basket

- l'analyse et le traitement d'image (appliqués au CT-scan et IRM)

- les capteurs d'image CMOS

- des ordinateurs plus compacts

- l'amélioration de 50% du rendement des plaques solaires (par SunPower Corp.)

- le revêtement anti-abrasif pour les verres de lunettes et les casques (de Foster Grant)

- les tissus ignifugés (de DuPont de Nemour)

- le maillot de bain de compétition (LZR Racer)

- le système de correction d'erreur du GPS

- le logiciel NASTRAN

- le plaquage d'or contre l'oxydation des pièces métalliques

- le thermomètre à infrarouge

- la visseuse sans fil

- l'aspirateur de poussière portable (le DustBuster de Black&Decker) devenu l'aspirateur de table et plus récemment l'imprimante de nourriture 3D (de BeeHex) 

parmi des milliers d'autres inventions qui pour la plupart sont non seulement utilisées par les industriels mais également par le grand public car leur prix s'est rapidement démocratisé.

En 2016, la base de données Spinoff de la NASA avait répertorié plus de 2000 produits dérivés dans les domaines de la technologie informatique, de l'environnement et de l'agriculture, de la santé et de la médecine, de la sécurité publique, des transports, des loisirs et de la productivité industrielle. Contrairement aux idées reçues, la NASA n’a pas inventé le Velcro, le Téflon ni le Tang.

Enfin, écrire en apesanteur est un problème car l'encre stagne et n'arrive plus au contact de la bille ou dans la plume par gravité ou par osmose. Voyant que les cosmonautes russes utilisaient de simples crayons, la NASA commanda 34 crayons Criterium à Tycam Engineering Manufacturing Inc à... 128.89$ l'unité. Coût total 4382.50$ ! Quand le public apprit le montant de la facture, la NASA fut contrainte de se rétracter. Et ce fut une bonne chose, car la poussière de graphite n'est pas la bienvenue à bord d'un vaisseau en apensateur car elle est conductrice d'électricité et peut s'infilter dans les circuits électriques et y provoquer des incidents. Finalement, la NASA choisit le stylo à bille "Space Pen" (AG-7) inventé en 1965 par Fisher qui fonctionne en apesanteur grâce à de l'azote comprimée qui force l'arrivée d'encre. La NASA pu en acheter avec 40% de ristourne à 2.39$ pièce et les utilisa dans toutes ses missions habitées et les Russes en firent autant.

A voir : Space Pen - US-made pen company celebrates 50 years of journeying to space, ABC News

A consulter : NASA Spinoff Database

NASA Patent Portfolio

Du côté de la recherche appliquée, l'étude des mécanismes de reproduction, de croissance et d'adaptation en microgravité sont des domaines de la recherche très prometteurs mais également très complexes à comprendre. En effet, beaucoup de reptiles ou d'autres créatures que l'on a placé sur orbite ne survivent pas à la microgravité ou n'arrivent pas à terme. Ainsi au cours de la mission Shenzhou chinoise de 2003, sur les 9 oeufs de poulets embarqués, 3 seulement sont parvenus à terme alors que la mission orbitale dura à peine 21 heures (14 révolutions).

D'un autre côté, l'étude de la biologie du rayonnement (l'influence du rayonnement sur les tissus vivants) et de la biotechnologie par exemple commencent à produire des protéines précieuses à des fins médicales (remède contre l'ostéoporose, etc).

Un deuxième volet important est l'étude des fluides et des matériaux, c'est-à-dire le comportement des liquides et des matériaux, de la croissance des cristaux et de la physique en général. Les conditions particulières de l'espace permettent d'étudier avec précision de tels phénomènes qui, sur Terre, sont contrecarrés par les effets de convection et de sédimentation. L'absence de sédimentation par exemple, permet de mélanger des fluides de différentes densités et de produire des matériaux plus purs et plus résistants, comme des céramiques ou les célèbres sphères de latex.

A consulter : NASA Spinoff - General Studies Programme (ESA)

A gauche, en développant des cristaux dans l'espace, les chercheurs espèrent créer des médicaments mieux adaptés aux enzymes. Au centre, les fameuses billes de latex. A droite, S2D2, le droïde de 15.2 cm de diamètre de Yuri Gawdiak embarqué à bord de la Station Spatiale Internationale. Autonome, il est capable de détecter les gaz nocifs et la chaleur et d'alerter les astronautes en cas de danger. Documents NASA-Spaceflight, Université de Jussieu et Ames Research Center.

En pharmacologie, l’absence de gravité facilite la cristallisation des protéines, augmente leur volumétrie et permet de créer des médicaments plus stables.

La technologie spatiale a également permis à des sociétés civiles de contruire des revêtements hydrophobes assurant un meilleur écoulant du flux pour les avions de ligne, des vêtements protecteurs pour les enfants souffrants de carences immunitaires et quantité d’objets industriels plus performants, tels des filtres à air, des billes de latex, des gels antichocs, etc.

Aujourd’hui la Commission européenne recherche des partenaires européens disposés à tirer profit des découvertes de l’astronautique. Envoyez-lui votre projet, ce sera votre façon de rentabiliser l’espace. Le site SBIR & STTR de la NASA et NASA Spinoff publient également les recherches des sociétés intéressées par ces transferts technologiques ou qui innovent dans des matières qui l'intéresse, de l'avionique à la bioastronomie en passant par les nouveaux matériaux.

La physique fondamentale trouve également en état de microgravité un environnement propice pour tester la théorie de la relativité d'Einstein et à la mise au point de mécanismes d'horloger très sensibles, tels des horloges atomiques pour les satellites de navigation du système GPS (Global Positioning System) ou GALILEO dont la précision est contrecarrée sur Terre par le mouvement brownien des atomes et la force de gravité.

Bien entendu, il est possible d'effectuer une partie de cette recherche sur Terre, en particulier dans des laboratoires (des tours) de microgravité, mais ils ne peuvent maintenir une impesanteur que durant quelques secondes. Les autres solutions envisageables sont les vols paraboliques, que ce soit en avion (environ 30 secondes de microgravité répétée), en ballons (de l'ordre d'une minute), en fusées (jusqu'à 15 minutes) sans oublier la défunte navette spatiale.

Les recherches dans le domaine spatial sont tellement prometteuses que les industriels envisagent d'envoyer là-haut de véritables usines pour fabriquer des matériaux spéciaux. L'ESA ne l'entend toutefois pas de la même oreille, considérant que cette option reste, pour l'instant, peu réaliste à cause des coûts de transport élevés. Elle accepte toutefois de revenir sur la question d'ici une génération.

A gauche, le système de navigation par satellite Galileo sera opérationnel en 2009. C'est un investissement de 300 millions d'euros auquel nous participons tous. A droite, Cluster2 à l'écoute du géomagnétisme. Document ESA/J.Huart.

Enfin, n'oublions pas non plus que l'espace a déjà concrètement de nombreuses applications au quotidien dont nous profitons tous. On peut citer les satellites de communication, en particulier les réseaux téléphoniques "sans fil", cellulaires et aux Pagers. Si les centaines de satellites orbitaux venaient à tomber en panne, ce serait le chaos sur Terre durant quelques jours ! Rappelez-vous l'effet de la tempête géomagnétique de mars 1989.

Dans cette éventualité, il est donc très important de surveiller l'activité géomagnétique afin de mieux comprendre ses interactions et ses effets sur nos activités et notamment sur les satellites en orbite. Ce fut l'un des objectifs de la mission Cluster de l'ESA et Van Allen de la NASA.

L'espace participe également à la navigation par satellite. Depuis le lancement du système américain GPS, la qualité des services s'est améliorée, tout d'abord grâce à EGNOS, qui permit dès 2004 d'augmenter la couverture européenne du GPS grâce à des stations au sol.

D'ici quelques années s'ajoutera l'infrastructure globale de navigation par satellite (GNSS) du système européen GALILEO. Ensemble ces trois systèmes de navigation feront plus que doubler le nombre total de satellites disponibles dans le ciel, ce qui améliorera la qualité des informations tout en augmentant le nombre d'utilisateurs potentiels et d'applications.

Toujours à la pointe du progrès, la NASA teste en parallèle des robonautes avec plus ou moins de succès (cf. cet article), les futurs robots d'exploration et imagine ce que seront demain les colonies sur la Lune, sur Mars ou dans l'espace.

Sur le plan éducatif, la NASA permet également à des écoliers et des ingénieurs de rêver sur leurs planches à dessin, les aidant à créer des robots tout-terrains qui, demain, rouleront peut-être sur la Lune, voleront au-dessus de Mars ou vogueront dans le vide de l'espace. Le Japon pense construire un hôtel en orbite comme d'autres espèrent un jour survoler la Lune en hyperjet privé. Aujourd'hui ces rêves sont concrétisables, reste à les financer...

Tovaritch dirait Tsiolkovski, réveille-toi,

ton rêve est à portée de main...

La première version (2000) d'un senseur d'humidité, de température et d'oxygène. Il transmet ses données toutes les 5 minutes.

L'étonnant robonaute R5 surnommé "Valkyrie" présenté en 2015 par la NASA est conçu pour seconder les astronautes et les sauveteurs dans des environnements hostiles.

Hydrobot-cryobot prévu pour percer la croûte de glace du satellite Europe.

Opportunity, un robot tout-terrain développé par l'USAF et adapté aux milieux secs, telle la surface de Mars.

Documents NASA/ARC, NASA/JSC et NASA/JPL.

Pour plus d'informations

Budget

Budget fédéral des Etats-Unis

Budget de la NASA

Budget de la NASA dédié aux sciences planétaires 2008-2021, Google docs

Budget de l'ESA (2015)

Program Cost Estimates, NASA

Retombées de l'espace et transferts technologiques

SBIR & STTR (business), NASA

NASA Spinoff Database

NASA Patent Portfolio

General Studies Programme, ESA

Benefits of Microgravity, US Nat. Lab

Microgravity Research Program, NASA/MSFC

Les enjeux et perspectives de la politique spatiale européenne, Sénat français, 2012

Sondages d'opinions, statistiques

Bibliographie concernant l'opinion du public à propos du programme spatial de la NASA (NASA)

Coalition for Space Exploration (propose également le résultat des derniers sondages)

Statistiques de l'Université de Sherbrooke (budget, PIB, etc)

Conversion de devise et actualisation

Fxtop.

Retour à L'astronautique

Page 1 - 2 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ