Indicateur 1.1 (Production scientifique des opérateurs du programme) 

La production scientifique française constatée par l’OST (Observatoire des Sciences et Techniques), avec des chiffres quasi-définitifs pour 2020 et encore estimés pour 2021, montrent une tendance à la stabilisation des différents sous-indicateurs, après un tassement ces dernières années en particulier de la part française dans la production mondiale, dont une des raisons provient de la montée en puissance des pays émergents (Chine et Inde notamment) comme nous l’avions déjà indiqué dans les rapports précédents.

La bonne tenue de ces indicateurs liés à la production scientifique se concrétise au travers des publications  réalisées au titre des résultats de missions comme Perseverance équipée de l’instrument français Supercam, comme GAIA, qui détient à présent le record de publications annuelles pour une mission spatiale (devant le Hubble Space Telescope) suite à la sortie du 3ème catalogue d’étoiles eDR3, ou comme INSIGHT, dont les différents articles parus dans la revue Science concernant la structure de Mars couvrent la quasi-totalité de ses objectifs scientifiques grâce aux sismomètres SEIS. Soulignons également qu’avec encore plus de 100 publications de rang A chaque année, l’extension de l’exploitation au CNES d’une mission comme SMOS a été décidée en 2021. Le travail de fond sur la mise à disposition des données spatiales avec les pôles de données au sein de Data Terra, les lancements récents de missions comme CHEOPS, Solar Orbiter, Sentinel 6 MF ou du retour d’échantillon de la mission HAYABUSA2 avec les analyses de l’instrument Micromega, devraient permettre de consolider la position enviable de la production scientifique française.

Cette année encore, l’indicateur de « reconnaissance scientifique », qui est le reflet de la qualité des publications, se maintient à un très bon niveau. D’ailleurs, après l’attribution en 2020 du prix «Astrophysique & Sciences Spatiales » de l’Académie des Sciences à Philippe Lognonné et Sylvestre Maurice pour leurs rôles respectifs dans les missions INSIGHT ainsi que Perseverance et Mars Science Laboratory, c’est au tour de Cathy Clerbaux d’être honorée en 2021 par la médaille d’argent du CNRS pour ses travaux sur les données du sondeur atmosphérique IASI, programme qui a donné plus de 530 publications scientifiques, dont la moitié avec des implications de la communauté française. 

Indicateur 1.2 (Chiffre d’affaires à l’export) 

Les résultats estimés pour cette année, dans l’attente de la publication des chiffres 2021 (étude EUROSPACE pour le GIFAS publiée à l’été), devraient être dans la continuité de ceux de 2020. La crise sanitaire qui s’est poursuivie en 2021 a en effet conduit à une situation contrastée. Malgré un contexte spatial en forte mutation avec une concurrence internationale exacerbée et la crise sanitaire, l’industrie nationale continue d’avoir des résultats satisfaisants et des succès à l’export.

Sur le marché des lancements, Arianespace a pu réaliser une performance supérieure à celle de 2020 avec 15 lancements (10 en 2020), dont 9 depuis le Centre Spatial Guyanais (CSG) à Kourou. Le lancement du James Webb Space Telescope, le 25 décembre depuis le CSG, a vu la mise en orbite du télescope spatial le plus ambitieux jamais conçu ; la sur-performance d’Ariane 5 (optimisation de son injection) permettant d’accroître sa durée de vie estimée en puisant moins dans les ergols du télescope.

En observation de la Terre, les maîtres d’œuvre industriels n’ont pas signé d’affaires majeures en 2021. Pour rappel, des programmes structurants dans ce domaine ont été assignés en 2020 dont les nouveaux satellites Sentinels Copernicus. Néanmoins, des contrats importants ont été signés dans les domaines des infrastructures spatiales en 2021 pour la navigation (Galileo 2nd Generation), la science (ARIEL) et les télécommunications.

En 2021, Airbus Defence & Space et Thales Alenia Space conservent une position de premier plan sur le marché commercial ouvert grâce à leurs propositions innovantes comme les charges utiles numériques processées de très fortes capacités (lancement de SES 17 en octobre 2021) et des satellites à flexibilité d’usage accrue, ce qui leur a permis de remporter 5 contrats sur les 7 appels d’offres du marché commercial ouvert. Cependant, le domaine continue sa mutation avec des usages et des technologies en évolution extrêmement rapide (Flexibilité d’usage, Très Haut Débit, 5G…).

Les évolutions pressenties sur les marchés des lanceurs et des télécommunications nécessitent ainsi de poursuivre et de renforcer la politique de soutien de l’État déjà engagée, à l’image de ce qui a été mis en œuvre dans le cadre du Plan de Relance spatial.

Malgré la pression commerciale exercée, en particulier par l’acteur américain SpaceX, Arianespace a réussi à capter en 2021 deux des six nouveaux contrats de lancement en orbite géostationnaire du marché commercial ouvert (deux contrats 2021, non comptabilisés ici, étaient des avenants pour le transfert de charges utiles déjà contractualisées, d’Ariane 5 vers Ariane 6).

Sur les quinze lancements réalisés par Arianespace en 2021, sept lancements ont été opérés depuis le centre spatial guyanais de Kourou (CSG), à savoir : trois Ariane 5, trois Vega et un Soyouz. Huit lancements Soyouz ont été réalisés de Russie (principalement pour des satellites Oneweb). 

Le coût du kilogramme lancé (indicateur 2.2) reste quasiment stable du fait d’un fort taux de remplissage des lanceurs Ariane 5 qui se maintient en 2021 avec même un record pour le lancement VA255 emportant les satellites SES 17 et Syracuse IV A soit plus de 10 tonnes. Les efforts industriels sur les cycles de production Ariane 5 et surtout la future arrivée d’Ariane 6 devraient permettre d’obtenir progressivement une réduction des coûts.

En réponse à la demande formulée par la Cour des Comptes dans son rapport sur Ariane 6 réalisé en 2022, la contribution française sur le programme Ariane 6 et les décaissements réalisés par année depuis 2015 sont retracés dans le tableau ci-dessous.

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Les données considérées sont celles présentées au Conseil d’Administration du CNES de décembre 2021 dans le rapport des affaires budgétaires, fourni par la direction financière du CNES.

Concernant la tenue des coûts et des délais en développement

Les 11 projets pris en compte sont :

 - Lanceur : pas de tir Ariane 6 (ELA4) ;

 - Observation de la Terre : MERLIN, MICROCARB, SWOT, IASI-NG ;

 - Défense : CSO-Musis, CO3D ;

 - Sciences : SVOM, EUCLID, JUICE ;

 - Télécoms : ARGOS / SARSAT.

La dégradation des coûts et délais des principaux projets en développement est finalement plus limitée que ce qui était envisagé, avec des projets qui ont su se réorganiser et adapter leurs processus de travail en coopération, comme dans le cas du projet SWOT qui a procédé à une intégration charge utile aux États-Unis à distance, en raison des contraintes imposées par la crise sanitaire de la COVID-19. Le projet est ainsi maintenant en phase d’essais satellite.

Les projets ELA4 et MicroCarb ressortent parmi les principaux contributeurs aux résultats des sous-indicateurs de coûts et délais. Pour autant, ces projets ont pu être consolidés et franchir des étapes majeures au cours de l’année écoulée. Après des difficultés en partie liées au développement d’Ariane 6 avec la stabilisation de ses spécifications d’interfaces, le pas de tir ELA4 a été finalement inauguré au CSG en septembre 2021. Suite aux difficultés techniques rencontrées en 2020 dans la réalisation du projet d’avant-garde MicroCarb de mesure du dioxyde de carbone atmosphérique, un des principaux gaz à effet de serre, le projet a été redimensionné avec un complément de dotation en ressources humaines et de budget grâce au soutien des tutelles et des investissements d’avenir au début 2021, ce qui est ici pris en compte dans ces sous-indicateurs.

Pour autant, l’estimation budgétaire en coûts complets à achèvement reste au global satisfaisante avec environ 80M€ de dépassement sur près de 3,6 Md€ engagés au titre de cette dizaine de projets, soit environ 2,2 % de dépassement. La gestion du planning a énormément progressé ces dernières années avec les notions de dates au plus tôt, de meilleure estimée et de dates au plus tard qui ont permis de limiter certains effets négatifs de tâches conduites en parallèle ou qui sont moins sous contrôle, comme des réceptions de matériels de coopérants, alors même que les programmes dont il est question sont volontairement très innovants et se complexifient. 

Indicateur de performance des projets en exploitation

La conduite des opérations en vol et les retours d’expérience des différentes missions en 2021 ont montré encore une fois l’excellent comportement de celles-ci d’un point de vue technique au niveau des matériels. Ce fut par exemple le cas de l’instrument SEIS de la mission INSIGHT mais aussi de SUPERCAM après l’atterrissage du Rover américain Persévérance sur Mars et des découvertes qu’ils permettent. Les décisions d’extension de missions comme SMOS ou SARAL au-delà de leur durée de vie nominale en attestent également, tout comme celle du nanosatellite ANGELS pour 2 années de plus avec des opérations de tests en vol des logiciels durant l’année écoulée, qui vont permettre de rendre plus robuste la mise en œuvre de la future constellation de collecte de données KINEIS.

La disponibilité des missions opérationnelles reste un motif de grande satisfaction exprimée par leurs utilisateurs tels qu’EUMETSAT ou encore l’EMA et la DGA pour la Défense française. On peut ainsi noter que le satellite CSO-2 est passé en exploitation début 2021 aux côté de CSO-1 pour répondre aux besoins du ministère des Armées ou encore que le satellite JASON3 opéré au CNES a permis l’étalonnage de Sentinel 6A dans le cadre de Copernicus. L’arrêt de la station de Kerguelen a pu être géré sans perturber la disponibilité des missions opérationnelles et progressivement le réseau multi-missions va être complété par des stations plus petites pour assurer la montée en puissance du trafic opéré. En tant que ‘Emergency Call Officer’ en 2021, le CNES a assuré 4 fois l’activation de la charte internationale ‘Espace et Catastrophes majeures’. Il continue également de jouer un rôle reconnu et apprécié dans le service en opérations « Search & Rescue » du programme Cospas/Sarsat, sur ses moyens propres en assurant la fourniture de ce service Galileo par délégation de la Commission européenne.

Satellites de communication ou de navigation

Comme les années passées, la progression de cet indicateur continue de refléter l’évolution du marché des télécommunications, avec plus particulièrement la concrétisation de différentes constellations (indicateur hors nanosatellites et hors Galileo, dont les satellites opérationnels ne sont pas réalisés jusqu’à présent par l’industrie française, contrairement au segment sol). Après la prise en compte de constellations comme Globalstar au début de la décennie, puis les déploiements de celles d’Iridium-Next et d’O3B également développées par Thalès Alenia Space qui sont achevés et dont les premiers satellites lancés continuent d’être retirés du service opérationnel, l’indicateur mis à jour pour 2021 prend en compte le redémarrage massif de lancements de satellites de la méga-constellation ONEWEB conçue par Airbus Defence & Space (ADS), suite à sa reprise par un consortium indo-britannique (groupe Bharti associé au gouvernement britannique) rejoint depuis au capital par la société Eutelsat. Ce sont ainsi presque 300 satellites ONEWEB qui ont été lancés en 2021, permettant d’avoir plus de la moitié de la flotte de cette constellation en orbite. Les générations suivantes arrivent avec de nouveaux concepts portés par l’industrie française pour les projets commercialement ouverts (réflexions préliminaires d’une nouvelle génération Oneweb du côté Airbus Defence & Space (ADS) et sélection de Thales Alenia Space pour le développement de la constellation Lightspeed de TELESAT).

Pour autant, chacun de ces satellites de constellation LEO ne peut pas être comparé en termes de capacité de gestion de communications en volume, d’activité industrielle ni de coût avec un satellite géostationnaire classique (compté numériquement au même niveau dans cet indicateur). Ces deux segments de marché restent très différents et encore complémentaires en termes d’usages, avec des concepts faisant que les caractères globaux pertinents d’un point de vue applicatif autant qu’industriel sont atteints avec un grand nombre de ‘petits’ satellites pour les constellations LEO ou quelques satellites géostationnaires surpuissants.

Ainsi, le décompte quantitatif de ces chiffres ne doit pas faire oublier que le marché des satellites géostationnaires vit une période compliquée à divers titres. Un rebond du marché mondial ouvert a été observé en 2019 et 2020, avec un volume de 13 et 20 satellites commandés, qui a été dû principalement à une évolution de fréquences pour la 5G. L’année 2021 marque un nouveau tassement avec sept ventes, mais toujours un très fort positionnement de plus de la moitié des parts de marché des maîtres d’œuvre français avec 5 satellites commercialisés. Le marché continue sa mutation avec des technologies en évolution extrêmement rapide (flexibilité d’usage, Très Haut Débit, 5G…) et des opérateurs qui cherchent les meilleures solutions pour des investissements de long terme (au vu d’une durée de vie Geo Satcom de 15 ans). Le besoin du remplacement des flottes de satellites existantes et l’attractivité de solutions de charges utiles numérisées qui permettent une flexibilité d’usage accrue soutiennent actuellement le marché ouvert.

Charges utiles d’observation de la Terre ou de sécurité - Défense

S’agissant d’observation de la Terre et de sécurité - Défense, le nombre de satellites ou d’instruments en orbite poursuit sa croissance en 2021 en passant à 85 (ce chiffre ne prenant toujours pas en compte les cubesats).

Si les satellites ELISA sont sortis du décompte cette année du fait de leur fin vie, on peut souligner qu’Airbus a mis sur orbite deux satellites Pleiades Néo afin de poursuivre l’amélioration de son offre commerciale d’imagerie haute résolution et que la Défense Nationale a renforcé ses capacités opérationnelles avec le déploiement en orbite avec la petite constellation CERES (ROEM) et du système Syracuse IV A(Télécommunications).

Même si ces systèmes dépassent souvent très largement leur durée de vie nominale en orbite, avec des extensions d’exploitation qui peuvent en doubler la période d’utilisation (comme dans le cas des satellites d’altimétrie JASON), de nouvelles générations de systèmes sont à l’étude afin d’en accroître les performances.

A quelques exceptions près, la demande institutionnelle reste encore le principal moteur du marché d’observation en Europe. Dans le domaine civil, cela se matérialise en particulier au travers du programme de météorologie d’EUMETSAT (programmes MTG et METOP-SG en fin de développement) et du programme COPERNICUS de l’Union européenne dont les commandes de nouvelle génération de « sentinels » ont été attribuées en 2020 (les missions CHIME, LSTM, CRISTAL, CO2M impliquant l’industrie française…). La Défense Nationale a par ailleurs initié les activités d’avant-projet de programmes de nouvelle génération comme IRIS (ROIM) et CELESTE (ROEM).  Pour sa part, le CNES a consolidé des programmes actuellement en développement comme SWOT, MICROCARB ou MERLIN (soutenu par les investissements d’avenir) ainsi que TRISHNA, tout en se projetant sur l’amélioration de l’usage des données d’observation de la Terre (AI4GEO, pôle de données Gaia Data avec le soutien du PIA…). Hors Pleiades Neo, les programmes commerciaux en réflexion en observation de la Terre sont encore le plus souvent à base de nanosatellites ou cubesats. Enfin, dans leur ensemble, les nouveaux projets de commandes institutionnelles à l’export ont été encore reportés du fait de l’impact économique de la crise sanitaire de la Covid-19 qui s’est poursuivie en 2021.

Le premier sous-indicateur traduit la stratégie spatiale nationale, consistant à accorder une forte priorité aux partenariats européens dans les programmes conduits par le CNES. Il reflète encore une fois un engagement constant de la France dans le développement de la coopération européenne et l’entraînement de nos partenaires, alors même que d’autres coopérations mises en place dans le cadre de projets internationaux (Chine, Inde, États-Unis, Japon) tendent à diminuer ce ratio. Le léger tassement de ce sous-indicateur, qui passe de 80% à 78% est principalement dû à la fin de l’apurement de la dette contractée par l’État français sur le programme Ariane 6 en 2020 qui avait porté la contribution française à l’ESA à 1401 M€ en 2020. En 2021, la dette ayant été remboursée, cette contribution a été de 1175M€ (à mettre en regard d’une dotation sur le budget multilatéral du CNES à 719 M€).

Pour la même raison que celle exposée ci-dessus, la réalisation du second sous-indicateur à 18% s’infléchit légèrement par rapport à 2020. La fin du remboursement de la dette susmentionnée ne doit pas faire oublier la montée en puissance de l’Union européenne et d’autres États européens (Allemagne, Italie et Royaume-Uni) en termes de budgets spatiaux et de contributions à l’ESA comme le Conseil au niveau ministériel CMIN19 / SPACE19+ de Séville l’a montré. Cette évolution traduit un plus grand partage européen d’une activité spatiale devenue plus mature.

Concernant le troisième sous-indicateur, la France a été le premier pays bénéficiaire du programme H2020 Espace, devant l’Allemagne, l’Italie et l’Espagne sur l’ensemble de la période 2014-2020 avec un taux de retour d’environ 20%. Depuis début 2021, le programme cadre de recherche H2020 a été remplacé par le programme Horizon Europe, dans lequel il n’y a plus de volet Espace dédié (le spatial s’intégrant dans le cluster Industrie, Numérique et Espace).  Les appels à propositions (AAP) 2021 et 2022 ont été ouverts par la Commission européenne en même temps le 28 octobre 2021. Les dossiers sont attendus pour le 16 février 2022 et les résultats seront annoncés mi-2022. Pour cette raison, il n’est pas possible de définir de valeur de ce 3ème sous-indicateur en 2021.