Tout savoir sur Starlink, la constellation qui veut mettre la fibre en orbite

C'est une promesse, autant qu'un pari de SpaceX : construire une constellation de satellites capable de connecter le monde. A la clé ? Une manne financière capable de supporter de gigantesques projets de colonisation de Mars. Mais après 5 ans de travaux, il reste beaucoup de questions.

Pour comprendre Starlink, il faut revenir un peu en arrière... Jusqu'en 2014.

Ce lundi 11 novembre, SpaceX va envoyer de nouveaux satellites Starlink en orbite. Le spécialiste espace Arthur Carpentier (@SpaceOddityFR) couvrira l'événement en direct en vidéo sur Clubic pour vous dévoiler les coulisses du décollage ! Rendez-vous lundi à partir de 15h30, et sur le Twitter @Clubic avec l'éclairage d'Eric Bottlaender (@Bottlaeric). Attention : lancement soumis à modification ou annulation indépendante de notre volonté.

Recherche : machine à sous

A cette époque, SpaceX commence à engranger beaucoup de contrats, mais malgré le soutien de la NASA pour plusieurs projets, les développements coûtent cher. La réutilisation des lanceurs n'est pas encore une réussite, et l'entreprise piétine sur certains projets futurs, comme Falcon Heavy, le moteur Raptor ou même le projet de long terme de véhicule pour se rendre sur Mars et coloniser la planète rouge. En d'autres termes, Elon Musk sait que pour continuer de bouleverser le spatial, il faudra de nouvelles sources de revenus. Et pourquoi pas des satellites ? Après tout, les clients de SpaceX génèrent pour certains plusieurs centaines de millions de dollars chaque année grâce à leurs unités en orbite géostationnaire, dédiés à la télécommunication... Le milliardaire en discute avec une bonne connaissance, Greg Wyler qui a déjà lancé 12 satellites dédiés à la connectivité internet avec son entreprise, O3b (littéralement « Other 3 billions » en référence aux 3 milliards de terriens qui n'ont pas alors accès à l'internet). Serait-il possible d'en faire encore plus ? De créer une véritable constellation de satellites pour connecter le monde ?

Deux opérateurs sont sur un bateau...

Les deux patrons pensent que oui, mais n'arrivent pas à tomber d'accord. Alors en coulisses, chacun passe la fin d'année à attirer les investisseurs, à préparer des demandes pour les fréquences de ses éventuels satellites, à faire le tour des constructeurs. Le 14 janvier 2015, Greg Wyler ouvre le bal et dévoile le projet OneWeb avec l'appui de Virgin et Qualcomm. 700 satellites en orbite basse pour connecter le monde entier, à commencer par les zones les plus reculées. Mais deux jours plus tard, coup de tonnerre. Même si quelques rumeurs avaient fuité, Elon Musk réplique avec son propre projet. En conférence pour inaugurer un nouveau site de SpaceX à Seattle, il révèle que le bâtiment va accueillir une nouvelle branche de l'entreprise, dédiée à la conception et la production de satellites, révélant « vouloir bousculer ce domaine comme nous avons bousculé les lanceurs ». Mais surtout, il dévoile son propre projet de connectivité internet, avec plus de 4 000 satellites en orbite basse. Et d'évoquer, sur scène, la mise en place d'une vraie chaîne d'assemblage de satellites en série, les procédures administratives déjà en place et un plan marketing. Le coup d'envoi de Starlink, qui ne s'appellera Starlink que deux ans plus tard, est donné.

Des satellites par dizaines...

Echanges d'amabilités

Après les annonces tonitruantes de janvier 2015, les trois années suivantes sont le théâtre d'une véritable « guerre des tranchées » des méga-constellations, dans laquelle tout est permis. OneWeb tente d'abord de torpiller son adversaire au tribunal, sans succès. Puis SpaceX tente de bloquer ses concurrents en déposant des myriades de demandes d'attribution de fréquences et d'orbites aux autorités compétentes. Le chiffre passe de 4 400 satellites à pratiquement 12 000, répartis entre 340 km (bande de fréquence V), 550 km et 1200 km d'altitude (bandes de fréquences Ku et Ka). A SpaceX qui prévoit d'utiliser sa propre usine, et se voit contraint d'embaucher des dizaines de spécialistes des antennes, de propulsion, de connectivité réseau et autres composants, OneWeb réplique par un accord avec Airbus Defense and Space, qui va concevoir et produire les satellites depuis un nouveau site en Floride. Les deux géants abattent lentement leurs cartes les unes après les autres : après les premières dates que Gwynne Shotwell (directrice opérationnelle de SpaceX) annonce pour des lancements sur la fusée Falcon 9, OneWeb signe pour 21 décollages de Soyouz avec Arianespace.

Un pas en avant, deux en arrière

En plus de ce duel, la période 2015-2018 n'est pas facile à négocier. Pour SpaceX, il faut gérer les échecs de ses lanceurs en 2015 et 2016, un pas de tir détruit à reconstruire, sans oublier une baisse des commandes des grands opérateurs de satellites de télécommunication. C'est le paradoxe de l'entreprise d'Elon Musk, il lui faut des fonds (au moins 10 milliards de dollars annoncés) pour créer sa constellation géante... Alors même que cette dernière a rajouté une couche à la crise de confiance que traversent les géants du secteur qui lui achètent des lanceurs ! Les opérateurs « traditionnels » prennent du temps pour observer la réaction du marché avant d'investir sur d'autres satellites en position géostationnaire (chaque unité peut coûter entre 100 et 750 millions de dollars). D'autant que ces super-constellations qui se multiplient pourraient perturber leurs services en « coupant » les faisceaux de leurs satellites. Réclamations, plaintes, litiges, difficultés techniques, le contexte n'est pas au beau fixe pour SpaceX... Ni pour OneWeb qui peine à trouver des fonds et doit supporter des retards. Pour ne rien arranger, d'autres constellations ont attiré l'œil des investisseurs (comme Telesat, et plus récemment Kuiper, les milliers de satellites d'Amazon).

Les deux premiers satellites Starlink

Tintin et Tintin

Le 22 février 2018, deux satellites Starlink sont envoyés en orbite à l'occasion d'un décollage de Falcon 9. Des unités de test, nommées Tintin A et B, pour lesquels SpaceX n'a partagé que quelques rares images, et qui ne préfigurent pas du design final. Selon l'entreprise, les essais initiaux se passent bien, mais les deux satellites posent beaucoup de questions : ils n'atteindront jamais l'altitude de 1 125 km à laquelle ils étaient censés grimper à l'origine, et selon la communauté radio-amateure (qui a observé de près les prototypes), ils n'ont pas émis grand-chose. Quelques mois plus tard, autre nouvelle surprenante, après un passage du PDG à Seattle, une partie des responsables de Starlink sont tout simplement... renvoyés. Un second lot de satellites expérimentaux est attendu, mais ne se matérialise pas en 2018. Du pain béni pour les adversaires : le 27 février 2019, OneWeb envoie 6 exemplaires de pré-série sur l'orbite opérationnelle de sa constellation.

Satellite, option krypton

Cependant, la production de série chez OneWeb n'a pas encore commencé. Quelle surprise alors lorsque SpaceX annonce, puis envoie 60 satellites en orbite au cours d'un seul lancement le 24 mai 2019 ! Fidèles à leurs habitudes, les équipes de SpaceX ont créé une architecture surprenante. Un satellite Starlink pèse environ 225 kg, est équipé d'antennes plates, et d'un seul panneau solaire dépliable. Il communique (pour cette première génération) en bande Ka et Ku, et sa propulsion est assurée par de petits moteurs ioniques au krypton, une première. En effet, de nombreux satellites (dont ceux de Oneweb) utilisent une technologie similaire, mais avec du Xénon... Qui coûte 10 fois plus cher. Représentant 13,7 tonnes de charge utile, un record sous la coiffe de Falcon 9, les satellites Starlink sont empilés sans dispositif d'éjection, et reposent « simplement » les uns sur les autres. Un choix économique, mais étonnant : lors de l'arrivée en orbite, toute la grappe de satellites s'éloigne doucement en laissant ses 60 unités s'éloigner les unes des autres à basse vitesse. Les unités sont ensuite activées une par une et entament leurs manœuvres.

60... 59, 58, 57

Depuis le 24 mai, la constellation Starlink est donc en essais. Le design des satellites n'est « pas figé », affirme Elon Musk, puisque ces premières unités ne disposent pas de toute la panoplie espérée à terme, comme par exemple des liens de communication entre les différents satellites pour établir un « maillage » du réseau en orbite. Sur les 60, seule une cinquantaine d'unités sont sur leur orbite à 550 km d'altitude et actives, mais les premiers mois ont été riches en enseignements avant la mise en place d'autres unités de la constellation. Le 21 octobre, Elon Musk s'étonnait en public d'avoir réussi à envoyer un premier tweet via Starlink... Mais d'autres clients potentiels le testent également : l'US Air Force, à travers le programme DEUCSI (Defense Experimentation Using the Commercial Space Internet) a utilisé Starlink dans un de ses avions, et aurait été très impressionné du débit obtenu. SpaceX a déjà décroché un « petit » contrat de 23 millions de dollars pour laisser la défense tester quelques communications avec le dispositif.

Vue d'artiste d'un satellite Starlink

Starlink, Starlink everywhere

Le prochain décollage avec un « lot » de 60 satellites Starlink devrait intervenir ce lundi 11 novembre vers 16h, et a été retardé depuis le mois d'octobre sans que l'entreprise donne une raison spécifique (toutefois cela peut être lié au lanceur). Un second décollage au service de la constellation pourrait selon les affirmations de Gwynne Shotwell, intervenir avant la fin de l'année. Un avant-goût pour 2020 et ses potentiels... 24 décollages de Falcon 9 au service de Starlink. L'objectif est clair, mettre en orbite un maximum de satellites pour obtenir une couverture globale initiale et commencer à commercialiser ses services avant les autres concurrents. L'année prochaine sera donc déterminante, et montrera (ou non) si Starlink peut se montrer convaincant... Tout en étant encore restreint à un public ciblé : la constellation globale et les services d'opérateur internet pour le grand public devront attendre.

Un maillage serré

Bien sûr, Starlink génère aussi beaucoup d'inquiétudes. Pour les potentiels débris en orbite basse d'abord : les deux orbites « de travail » à 340 et 550 km d'altitude ne posent pas beaucoup de problèmes en cas de panne d'une ou plusieurs unités, un satellite à la dérive de cette taille et masse étant freiné au point de brûler dans l'atmosphère en moins d'une année, mais les possibles 3 000 unités en orbite à plus de 1 100 km d'altitude n'auront pas cette chance (un satellite à 1 000 km d'altitude met environ 1 000 ans à freiner suffisamment pour se consumer dans l'atmosphère sans propulsion). Il y a de plus le problème de potentiels impacts en orbite avec des débris (ou d'autres satellites) à cause d'orbites saturées, qui inquiète beaucoup dans un contexte où les constructeurs, SpaceX en tête, veulent envoyer dans les quatre à cinq ans, quatre à cinq fois plus de satellites que tous ceux envoyés en orbite ces 60 dernières années. Surtout que Starlink aurait déposé au début de l'automne des demandes pour... 30 000 satellites supplémentaires.

Des traits sur les clichés

Les astronomes sur Terre, amateurs comme professionnels, ont aussi élevé la voix pour ne pas devenir de futures « victimes collatérales » de Starlink. Le premier train de satellites avait défrayé la chronique, visible même sans télescope dans un ciel de nuit, plusieurs heures après le crépuscule. De quoi perturber des observations et mesures astronomiques ? A court terme, c'est plutôt une curiosité, mais les amateurs éclairés comme les professionnels craignent qu'avec des centaines, puis des milliers de satellites éclairés par le Soleil, le problème soit permanent. Pour éviter d'avoir à sacrifier l'astronomie terrestre avec son projet de connectivité, Elon Musk a promis début juin que ses équipes travailleraient à réduire fortement la visibilité des satellites de sa constellation.

On remet ça ?

Comme d'habitude, SpaceX avance en bulldozer et tente de museler toute concurrence dans une savante dose de promesses et une débauche de rapidité, de moyens, d'innovations. Impossible pour l'instant d'en ébaucher une conclusion, si ce n'est que Starlink, comme d'autres projets de SpaceX, ne tolère pas l'inaction. Concurrents, détracteurs et futurs clients, tous savent à présent à quelle vitesse l'entreprise compte mettre son réseau en action.