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Bilan stratégique du rapport annuel de performances


Bernard LARROUTUROU

Directeur général de la recherche et de l'innovation

Responsable du programme n° 193 : Recherche spatiale




En 2019, l’État et le Centre national d’études spatiales (CNES) ont poursuivi la mise en œuvre des orientations stratégiques fixées dans le contrat d’objectifs et de performances du CNES 2016-2020, signé le 15 décembre 2015, visant à promouvoir l’innovation, le développement des filières d’excellence au profit des acteurs de l’espace français, de la recherche et de l’industrie et le développement des usages du spatial au service du citoyen et de la société.


L’événement majeur de 2019 pour la filière spatiale européenne a été le conseil de l’agence spatiale européenne (European Space Agency - ESA) au niveau ministériel, SPACE19+. Cette conférence s’est tenue à Séville en novembre 2019 sous co-présidence française. Au total, plus de 14,4 milliards d’euros ont été souscrits sur la période 2020-2024. Ce montant historique a été obtenu grâce aux fortes augmentations budgétaires consenties par les 22 États membres de l’agence, à commencer par la France qui s’est engagée à hauteur de 2,65 milliards d’euros sur une période de trois à cinq ans en fonction des domaines (trois ans pour les programmes facultatifs et cinq ans pour les programmes obligatoires). La contribution française à l’ESA sera de 1,4 milliard d’euros en 2020 (apurement de la dette inclus) et de plus d’un milliard d’euros les années suivantes. En tenant compte du budget du CNES, la France conserve ainsi le premier budget spatial européen.  


Les souscriptions françaises à l’ESA permettent au CNES, aux laboratoires et à l’industrie de participer aux grands projets scientifiques, d’exploration lunaire ou martienne ou de vol habité de l’Agence. Le CNES coopère également en bilatéral avec les grandes agences internationales, notamment la National Aeronautics and Space Administration (NASA), comme lors de la mission INSIGHT qui a permis de positionner le sismomètre français SEIS à la surface de Mars. Opérationnel depuis fin février 2019, SEIS détecte de nombreux événements sismiques. Les résultats obtenus ont déjà fait l’objet de nombreuses publications et contribueront sans nul doute à consolider dans les prochaines années la production scientifique française. Toujours dans le domaine scientifique mais au niveau national, la mission Microscope visant à tester le principe d’équivalence, a été récompensée en 2019 par le prix Servant de l’Académie des Sciences. Le séminaire de prospective scientifique du CNES, qui a réuni plus de 300 délégués au Havre en octobre 2019, a également constitué un autre temps fort de l’année 2019. Les travaux menés par la communauté scientifique et les groupes thématiques du CNES ont permis de converger vers une définition consensuelle des grands défis à relever dans les 5 ans à venir (nouvelles observations dans l’infra-rouge thermique -LIDAR -pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes ; poursuite de la « quête des origines » avec l’étude des ondes gravitationnelles (mission LISA), de la formation des trous noirs (mission Athéna), retour d’échantillons martiens, etc.).



Dans le domaine de l’observation de la Terre, de l’environnement et du climat, l’évolution de la composante spatiale du programme COPERNICUS a été très largement souscrite lors de la conférence ministérielle SPACE19+ (environ 400 M€ supplémentaires par rapport à la demande de l’ESA). Ce budget permettra d’assurer le développement des prototypes des 6 futures missions Sentinels dont les satellites récurrents seront ensuite financés par la Commission européenne. Même si les souscriptions de l’Allemagne, de l’Italie et du Royaume Uni sont très importantes, la France devrait remporter plusieurs contrats de maîtrise d’œuvre mission ou instrument. En 2019,  Thales Alenia Space a remporté le contrat de maîtrise d’œuvre de la mission FLEX pour l’étude de la photosynthèse. Par ailleurs, les projets SWOT (altimétrie interférométrique, en coopération avec la NASA), IASI-NG (météorologie et composition atmosphère) et MICROCARB (étude du CO2 atmosphérique en coopération avec l’agence spatiale britannique) ont franchi en 2019 des étapes importantes d’intégration et de test. Enfin, le lancement officiel du Space Climate Observatory (SCO) par le Président de la République a été l’un des temps forts de la participation du CNES au Salon du Bourget en juin 2019. A cette occasion, 23 agences spatiales et organismes internationaux, rejoints par la suite par 3 nouveaux membres, ont signé la déclaration d’intérêt pour la création du SCO.


En complément des activités du CNES et de l’ESA, le programme 193 alimente également la contribution française à l'Organisation européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites - Eumetsat), au travers de Météo-France. Eumetsat poursuit le développement des programmes météorologiques d’avenir que sont Meteosat Third Generation (MTG) et Meteorological Operational Satellite - Second Generation (METOP-SG) dans lesquels les maîtres d’œuvre industriels français sont responsables système et accomplissent une part significative des travaux. Un satellite de nouvelle génération sera lancé chaque année entre 2021 et 2025. Très innovants, ces satellites auront des capacités et des performances très supérieures à celles des systèmes satellitaires actuels d’Eumetsat grâce à des instruments comme des sondeurs dans l’infrarouge et hyper spectraux.


Les programmes ESA, en synergie avec les efforts menés au niveau national via le CNES, contribuent également à renforcer la compétitivité de l’industrie française au travers de projets à grande valeur ajoutée commerciale, en particulier dans les télécommunications. Ce marché, fortement ralenti depuis trois ans, a connu un rebond en 2019 (de 20 satellites en moyenne par an dans les années 2000, le marché avait chuté à moins de 8 en 2017 et 2018 et est remonté à 13 satellites commandés dans le monde en 2019). La France y prend une place de leader avec près de 75 % de parts de marché en 2019 grâce aux investissements réalisés par l’industrie et par le CNES au travers de divers programmes de R&D. Ces efforts d’innovation autour, par exemple, des satellites flexibles, reconfigurables en orbite (deux phases préparatoires financées en 2019 par le CNES pour définir l’architecture préliminaire et préparer le développement des futures filières), portent leurs fruits puisque les premiers contrats ont été signés en 2019 (3 satellites Inmarsat - communications par satellite - pour Airbus Defence & Space). Ce soutien aux filières industrielles par le CNES est d’autant plus important que le domaine spatial fait face à une compétition accrue (nouveaux acteurs du « new space ») et à un changement des modèles économiques comme l’illustre le déploiement des premières mégaconstellations de télécommunication (6 satellites Oneweb lancés en décembre 2019, 120 satellites Starlink pour Space X lancés par grappe de 60 en mai et novembre 2019).


Avec le lancement d’ANGELS et EYESAT en décembre, l’autre tendance qui s’est concrétisée en 2019 est l’émergence d’une filière française de nanosatellites portée par le CNES. ANGELS est un démonstrateur embarquant une charge utile de collecte de données Argos (le système Argos est un système mondial de localisation et de collecte de données géo-positionnées par satellite). L’instrument, Argos-Neo, fourni par Thales Alenia Space, est lui-même le précurseur d’une nouvelle génération d’instruments à bas coût et fortement miniaturisés, voués à voler sur des constellations de nanosatellites. A partir de 2022, le nanosatellite ANGELS cédera la place à la constellation Kinéis qui a pour ambition de connecter plusieurs millions d’objets où qu’ils se situent sur la surface du globe. Quant à EYESAT, il s’agit d’un cubesat équipé d'un petit télescope spatial appelé IRIS conçu pour étudier la lumière zodiacale et l'image de la Voie lactée. Ce nanosatellite a été développé par le CNES dans le cadre du projet Janus (Jeunes en Apprentissage pour la réalisation de Nanosatellites des Universités et des écoles de l’enseignement Supérieur) qui encourage la formation d’étudiants aux métiers de l'ingénierie spatiale.



Dans le domaine des lanceurs, le programme Ariane a fêté ses 40 ans en effectuant son 250ème lancement en décembre 2019. Sur l’année, 24 satellites ont été mis en orbite en 9 lancements (4 Ariane 5, 2 Soyouz et 3 Vega dont un échec est à déplorer) dont deux pour les institutions européennes et sept pour des clients commerciaux. 14 contrats ont été signés en 2019 pour un total de 44 satellites. La production des 14 premiers lanceurs Ariane 6 a démarré en avril alors que les moteurs de ce futur lanceur (Vulcain 2.1, Vinci, P120C) ont tous été testés avec succès en 2019 et que la réalisation du pas de tir ELA 4 au Centre Spatial Guyanais de Kourou progresse. Les engagements pris à la conférence ministérielle de l’ESA en novembre vont permettre de finaliser le développement d’Ariane 6 et Véga C, d’assurer la transition entre Ariane 5 et Ariane 6, de moderniser le Centre Spatial Guyanais et de préparer le futur (moteur à bas coût Prometheus, démonstrateur Thémis pour la récupération et la réutilisation d’un lanceur dont la maîtrise d’œuvre sera assurée par la structure ArianeWorks mise en place en 2019 sous l’impulsion du CNES et d’Arianegroup) afin d’envisager, à terme, un nouveau lanceur toujours plus compétitif. D’ici là, le premier lancement Ariane 6 est prévu fin 2020 avec à son bord 30 satellites de la constellation OneWeb.


En ce qui concerne la navigation par satellite, la constellation GALILEO est maintenant constituée de 26 satellites lancés entre 2011 et 2018 par Soyouz et Ariane 5 depuis le Centre Spatial Guyanais. Sur ces 26 satellites, 22 sont opérationnels. Quatre lancements sont encore prévus pour compléter la constellation et disposer de 30 satellites qui offriront alors une pleine capacité opérationnelle fin 2020 pour le signal ouvert et fin 2022 pour le signal gouvernemental PRS (Public Regulated Service, dédié aux services publics). Les smartphones récents utilisent désormais les signaux Galileo et on estime que plusieurs dizaines de millions de puces GNSS compatibles avec Galileo sont produites tous les mois.


Galileo, EGNOS et Copernicus sont aujourd’hui les 3 programmes phares de l’Union Européenne. Deux nouveaux programmes, l’un pour la surveillance de l’espace (SSA) et l’autre pour des communications gouvernementales (GovSatCom) ont été introduits dans le prochain règlement espace de l’UE qui aura force de loi dès 2021. La France a joué un rôle moteur dans la rédaction de ce règlement et est particulièrement active dans la phase de négociation qui se poursuit sur le cadre financier pluriannuel global pour 2021-2027 (16 Md€ demandés sur cette période). A cela s’ajoute le programme de R&D H2020 où la France a confirmé en 2019 ses bons résultats sur le volet Espace avec un retour de 17,2 % du budget H2020 Espace capté par la France sur l’année 2020, et 20% en moyenne sur la période 2014-2019 . Dans le programme cadre de recherche suivant, Horizon Europe, la thématique spatiale se trouve dans un cluster commun avec le numérique et la défense. Afin de préserver des activités de R&D industrielle significatives, la France soutient la mise en place d’un partenariat pour la co-programmation des appels à projets qui permettrait de flécher des budgets vers le spatial.


Très actif sur le plan international, le CNES a pour objectifs de faciliter la réalisation d’un plus grand nombre de missions, dansle respect de son budget et grâce notamment à des partenariats, de soutenir l'industrie française à l’export, d’accompagner la politique étrangère française et de contribuer au rayonnement de la France ainsi qu’à l’action de diplomatie économique promue par le gouvernement. En 2019, le CNES a donc continué à développer des coopérations fructueuses avec les puissances spatiales historiques et émergentes (États-Unis – livraison de l’instrument SUPERCAM pour le rover Mars2020 de la NASA ; Chine – mission SVOM pour l’étude des sursauts gamma ; Russie – session du CEFIC (Conseil économique, financier, industriel et commercial franco-russe) en novembre au CNES ; Japon – contribution à la mission MMX (Martian Moons eXploration) pour le retour d’échantillons de Phobos, l’une des deux lunes de Mars ou fourniture de l’instrument Micromega dans le cadre de la mission Hayabusa2 pour l’analyse des échantillons de l’astéroïde RYUGU lors de leur retour sur Terre en 2020 ; Inde – fin de l’étude préliminaire du troisième satellite franco-indien de surveillance du climat dans le domaine de l’infrarouge thermique (Trishna), mais aussi Norvège, Israël, Australie, Sénégal…).


Ces concrétisations démontrent la contribution active du CNES à l’objectif de développement économique et sociétal national, grâce à l’utilisation des technologies et solutions spatiales. Favoriser l’émergence du secteur industriel aval passe, entre autres, par la détection de nouvelles idées d’applications et de services. En 2019, dans le cadre de l’initiative « Connect by CNES » et de sa présence permanente à Station F, le CNES a soutenu la création de nombreuses startups via l’événement « Act InSpace », a accompagné techniquement des dizaines de sociétés et a signé 2 conventions pour favoriser le développement des applications spatiales en région (Occitanie et Grand Est). Par ailleurs, plusieurs projets ont été lancés en 2019 pour accélérer le développement des usages du spatial au sein des écosystèmes extérieurs. Ils concernent aussi bien l’usage du GNSS pour les véhicules autonomes, voitures ou trains (projet Loc4Rail) que l’imagerie 3D avec l’emploi de l’intelligence artificielle (projet AI4GEO avec l’aide du Programme d‘Investissements d’Avenir). La mise en œuvre de cette politique de développement de l’aval, en particulier tournée vers les PME et start-ups, se fait en cohérence avec les actions conduites au niveau européen (ESA et UE) et en coordination avec l’industrie et les structures régionales Boosters du COSPACE.


Pour finir, sur le volet Défense, le satellite d’observation militaire CSO-1, lancé le 19 décembre 2018, a été déclaré opérationnel en octobre 2019 et va permettre de fournir aux armées des images dans le spectre visible et infrarouge d’une qualité inégalée en Europe. Il sera rejoint à la fin du premier trimestre 2020 par un deuxième satellite puis un troisième fin 2021 ou début 2022. En 2019, le contrat CO3D de constellation optique 3D (petits satellites à faible coût pour des missions MNT et/ou revisite HR/THR) a été attribué à Airbus Defence & Space. En plus d’aider au positionnement de l’industrie nationale à l’export sur la gamme intermédiaire de ces satellites d’observation, ce projet, financé par le programme P191 – recherche duale, a pour objectif de favoriser le développement du secteur aval autour de nouvelles applications en imagerie spatiale 3D. Dans le cadre de la stratégie spatiale de Défense annoncée en juillet 2019, le CNES contribue à la mise en place sur son site toulousain du Commandement de l’Espace. Enfin, en 2019, les travaux interministériels pilotés par le MESRI et le ministère des Armées et impliquant le CNES, le Ministère de l'Europe et des Affaires Etrangères (MEAE), la Direction générale des entreprises (DGE) et la (Direction générale de l'Aviation civile) DGAC ont été lancés pour faire évoluer la Loi sur les Opérations Spatiales.



Récapitulation des objectifs et des indicateurs de performance


Objectif 1

Intensifier le rayonnement international de la recherche et de la technologie spatiales françaises

Indicateur 1.1

Production scientifique des opérateurs du programme

Indicateur 1.2

Chiffre d'affaires à l'export de l'industrie spatiale française rapporté aux investissements des cinq dernières années

Objectif 2

Garantir à la France et à l'Europe un accès à l'espace libre, compétitif et fiable

Indicateur 2.1

Part du marché « ouvert » des lancements de satellites prise par Arianespace

Indicateur 2.2

Coût moyen du lancement de satellites par le lanceur Ariane 5

Objectif 3

Maîtriser les technologies et les coûts dans le domaine spatial

Indicateur 3.1

Tenue des coûts, des délais et des performances pour les 10 projets phares du CNES

Objectif 4

Intensifier les efforts de valorisation de la recherche spatiale dans le but de répondre aux attentes de la société

Indicateur 4.1

Nombre d'instruments spatiaux développés ou co-développés par la France utilisés à des fins applicatives

Objectif 5

Parfaire l'intégration européenne de la recherche spatiale française

Indicateur 5.1

Taux de présence des projets européens dans les projets financés par le CNES