À première vue, l'idée semble un peu compliquée : pourquoi déplacer une usine de la Terre vers l'espace ? Pourtant, les instituts de recherche, les agences spatiales et les entreprises s'intéressent de plus en plus à ce qu'on appelle la fabrication spatiale ou « in-orbit ». Dans ce cadre, les matières premières seraient transportées par fusée à des centaines de kilomètres au-dessus de la Terre, transformées en produit sur place, puis ramenées sur Terre.
La microgravité est la principale raison qui motive ces projets. En orbite terrestre basse (LEO), la gravité est pratiquement inexistante, à quoi s’ajoute le vide spatial. «Dans ces conditions, certains produits sont plus faciles à fabriquer que sur Terre – et certains procédés de production deviennent même possibles pour la première fois», explique Max Erick Busse-Grawitz. Il est responsable du transfert de technologie chez Maxon Motor, spécialiste suisse des systèmes d’entraînement, et membre du comité consultatif scientifique de la SATW.
Les alliages métalliques en sont un exemple. Lorsque des matériaux sont mélangés sur Terre, leurs composants peuvent se séparer en raison de leurs densités différentes : certains coulent, d’autres flottent. En apesanteur, cette séparation disparaît. Cela permettrait de produire des alliages plus homogènes que sur Terre. Les semi-conducteurs et les cristaux, les fibres optiques, les nanomatériaux ainsi que les produits pharmaceutiques et biologiques font également partie des domaines d’application possibles de la fabrication spatiale.
Mme Busse-Grawitz considère ces derniers comme particulièrement prometteurs. En apesanteur, il est par exemple possible de produire des cristaux de protéines réguliers et quasi parfaits, qui sont essentiels à la fabrication de médicaments sur mesure. Il s’agit de substances qui, même en petites quantités, ont une valeur très élevée. La situation est quelque peu différente pour les nouveaux alliages métalliques. Selon Mme Busse-Grawitz, ceux-ci pourraient surtout présenter un intérêt pour la recherche, mais leur valeur commerciale au kilogramme pourrait s’avérer trop faible pour justifier le coût élevé du transport vers l’espace et du retour sur Terre.
Les coûts de transport constituent un facteur économique déterminant pour la fabrication spatiale. Le transport d’un kilogramme de charge utile vers une orbite terrestre basse à l’aide d’un lanceur réutilisable coûte aujourd’hui 95 % de moins qu’à l’époque de la navette spatiale. Et ces coûts devraient encore baisser. « On estime de manière réaliste que, dans les dix prochaines années, le prix d’un aller-retour par kilo pourra être ramené à moins de 10 000 dollars américains », explique Busse-Grawitz. Il reste toutefois à voir si cela suffira à rendre la fabrication spatiale rentable pour une large gamme de produits.
Même si les coûts de transport baissent, la question reste de savoir comment concevoir des usines et des chaînes de production dans l’espace : en fin de compte, elles devraient fonctionner de manière autonome – avec des pompes, des moteurs, des capteurs, des robots et des systèmes de commande permettant de surveiller leur propre état et de réagir de manière fiable en cas de dysfonctionnements. De telles installations entièrement automatisées ne pourraient toutefois voir le jour qu’après que tous les processus auront été testés de fond en comble dans des conditions spatiales, explique Busse-Grawitz. « Pour cela, il faut des hommes dans l’espace. » Avec la mise hors service prévue de la Station spatiale internationale (ISS), une telle installation d’essai viendra à manquer. « Pour combler cette lacune, plusieurs consortiums travaillent sur des installations dont la taille correspondrait à peu près à celle d’une petite maison individuelle. » Il faudra toutefois encore quelques années avant qu’elles ne soient prêtes.
Selon l’expert, l’approvisionnement en énergie illustre bien les obstacles potentiels à la construction d’installations de production en orbite basse. Certes, les panneaux solaires peuvent aujourd’hui produire de l’électricité sans problème en orbite. Mais les objets en orbite terrestre basse effectuent un tour complet autour de la Terre en environ 90 minutes. Ils alternent toutes les 45 minutes entre exposition au soleil et obscurité. « C’est néfaste pour les batteries actuelles », explique M. Busse-Grawitz. « Leur durée de vie diminue rapidement lorsqu’on les charge et les décharge à un tel rythme. » Il existe toutefois désormais de meilleures technologies issues de la recherche, et même de start-ups suisses.
À cela s’ajoute le fait que les défis logistiques vont bien au-delà des coûts de transport. Une expérience doit non seulement atteindre l’espace, mais aussi être lancée au bon moment et revenir en toute sécurité après la production. Certains processus ne supportent ni les longs délais d’attente ni les violentes vibrations lors du décollage d’une fusée. C’est pourquoi, explique Mme Busse-Grawitz, il faut en fin de compte un réseau de transport : de grandes fusées proposant des vols groupés à bas prix, mais aussi des fusées plus petites et plus coûteuses qui, en contrepartie, décollent exactement au moment où le client en a besoin.
Certains produits n’ont peut-être même pas besoin d’un séjour prolongé dans l’espace, mais simplement de quelques minutes ou secondes dans des conditions de microgravité. « Cela pourrait être réalisé grâce à des vols paraboliques avec des fusées ou des avions, voire à l’aide d’une grande tour de chute libre sur Terre », explique Busse-Grawitz. « Nous disposons également d’une très bonne infrastructure pour cela en Suisse. »
Il n’existe pour l’instant pas encore de production industrielle à grande échelle. Certaines technologies ont déjà fait leurs preuves dans des conditions spatiales, précise Mme Busse-Grawitz. D’autres en sont encore à un stade précoce de recherche. Beaucoup de projets se situent entre la validation scientifique d’un principe et la mise en place d’installations robustes et automatisées.
La chaîne de valeur qui se dessine pourrait toutefois offrir des opportunités à la Suisse. « Nous disposons de compétences de classe mondiale : de l’industrie pharmaceutique, la biologie spatiale, l’automatisation des laboratoires, la robotique, la technologie des capteurs, la photonique, en passant par les vols paraboliques, jusqu’aux moteurs à combustion et aux carburants respectueux de l’environnement pour les petites fusées », explique Mme Busse-Grawitz.
De tels composants de haute technologie pourraient également constituer de nouveaux débouchés commerciaux pour les petites entreprises suisses. Il ne s’agit pas nécessairement d’entreprises purement spatiales, précise Mme Busse-Grawitz. «Cela peut même être un avantage si une entreprise perfectionne d’abord sa technologie ou ses systèmes pour des applications terrestres avant de les transposer dans l’espace.»
Les universités et les instituts de recherche suisses travaillent également sur des technologies destinées à ce secteur. Parmi celles-ci figurent des initiatives telles que ETH Zurich | Space, le Space Hub de l’Université de Zurich (UZH), le Biotechnology Space Support Center (BIOTESC) de la Haute école de Lucerne à Hergiswil, le Centre d’innovation technologique CSEM à Neuchâtel, ainsi que des réseaux tels que le Center for Space and Aviation Switzerland and Liechtenstein (CSA) ou la SSIP Space Systems Innovation Platform.
L’importance que prendra l’industrie de l’orbite basse qui en résultera reste encore à déterminer. Mais grâce à ses atouts en matière de recherche, de technologie de précision et de haute technologie, la Suisse dispose de bons atouts pour y prendre part.
| Rôle | Titre + Nom |
|---|---|
| Texte par | Simon Koechlin |
| Expertise | Max Erick Busse-Grawitz |
