Cette action concerne les programmes spatiaux d’étude et d’exploration de l’univers, ceux de la physique fondamentale et des sciences de la vie et de la matière ainsi que des activités relevant des sciences humaines et sociales. Elle a pour but de contribuer à l’avancement des connaissances scientifiques et de permettre de développer et de tester des technologies spatiales innovantes.

Les principaux programmes (GAIA, LISA, JUICE ou PLATO notamment) sont menés au sein de l’Agence spatiale européenne, essentiellement dans le cadre du programme scientifique obligatoire qui finance les missions, après appel à propositions, les instruments embarqués constituant les apports en nature des États membres. La contribution française correspondante est portée par le Centre national d’études spatiales (CNES), tandis que les ressources pour le développement, puis l’exploitation des instruments français embarqués (contributions nationales en nature), proviennent à la fois du CNES et des établissements publics concernés.

En complément, le CNES mène des programmes nationaux ou en coopération bilatérale dans le cadre des exceptionnelles missions Mars 2020 et MSL pour lesquelles le CNES et ses partenaires académiques et industriels fournissent les ensembles instrumentaux SAM, CHEMCAM et SUPERCAM embarqués respectivement sur les rovers Persévérance et Curiosity afin d’analyser l’environnement martien.

L’objet de cette action est de contribuer à l’avancement des connaissances scientifiques et de préparer, développer et tester des outils spatiaux destinés à des utilisations au service des politiques nationales et européennes. C’est ainsi qu’ont été lancées les filières de satellites météorologiques (avant leur transfert sous la responsabilité d’Eumetsat), des instruments ou des satellites d’observation de l’atmosphère (IASI-NG, Calipso…), les satellites « Spot » ou « Pléiades » d’observation optique, ou encore les satellites d’océanographie « Jason ».

Les activités concernées peuvent être menées dans le cadre d’un programme facultatif de l’ESA ou dans un cadre national ou bilatéral, comme pour les missions innovantes SWOT avec la NASA, CFOSAT avec la Chine lancée en octobre 2018, ou encore TRISHNA avec l’Inde, cas historiquement plus fréquent que pour l’action n° 1.

Le programme européen « Copernicus » de surveillance mondiale pour l’environnement et la sécurité, mené conjointement par l’Agence spatiale européenne et l’Union européenne, marque l’implication croissante de cette dernière dans ce domaine. Ainsi, dès 2019, les États Membres ont très largement souscrit au programme d’évolution de la composante spatiale de Copernicus au travers d’un budget qui permettra d’assurer le développement des prototypes des six futures missions Sentinels dont les satellites récurrents et des opérations ensuite financées par la Commission européenne. La France a remporté mi‑2020 plusieurs contrats pour ces futurs satellites dont la maîtrise d’œuvre de la mission hyperspectrale CHIME (gestion durable de l’agriculture, de la biodiversité et caractérisation des propriétés des sols) ou encore les instruments pour les Sentinels CO2M (mesure du carbone), LSTM (mesures dans l’infrarouge thermique pour la surveillance et la gestion des ressources en eau et des cultures) et CRISTAL (altimètre pour la topographie des glaces et des neiges polaires). La Conférence ministérielle de l’ESA qui aura lieu en novembre 2022 à Paris (CMIN22) devrait décider d’accompagner cette dynamique, en cohérence avec le Cadre financier pluriannuel 2021-2027 de l’UE afin notamment de poursuivre la préparation les prochaines générations de satellites Sentinels.

Un des axes forts de cette thématique porte sur la compréhension et le suivi du changement climatique, pour lequel les observations spatiales ont intrinsèquement un apport majeur, permettant de surveiller plus de la moitié des variables climatiques essentielles (ECV). Au-delà des contributions à des programmes dans un cadre de coopération bilatérale (projets Merlin et Microcarb pour la mesure des gaz à effet de serre dans l’atmosphère) ou européen (futurs Sentinels de Copernicus), la France et le CNES ont pris depuis le « One Planet Summit » fin 2017 le leadership au niveau des agences spatiales sur la mobilisation de ces observations pour lutter contre les conséquences du changement climatique avec en particulier la mise en place d’un Space Climate Observatory, auquel adhèrent à présent 36 agences spatiales au niveau international, afin de diffuser et tirer au mieux partie de la donnée spatiale au profit de cet enjeu sociétal.

Cette action concerne les programmes spatiaux de télécommunications et de navigation-localisation-synchronisation. Elle permet de préparer, développer et tester des technologies et des systèmes spatiaux destinés à des utilisations opérationnelles. Les domaines en question possèdent un caractère dual très affirmé, c’est-à-dire que les travaux de recherche menés dans ce cadre peuvent trouver des applications tant civiles que militaires.

L’effort technologique entrepris permet également de renforcer la position de l’industrie française sur le principal marché spatial commercial viable aujourd’hui, à savoir celui des télécommunications qui est en pleine révolution au niveau des usages comme des technologies.

Les activités de télécommunications peuvent être conduites sous l’égide de l’ESA ou au niveau national. Combiné à des financements des Programmes d’Investissements d’Avenir (PIA), du plan de relance spatial et des contributions françaises à l’ESA, le programme multilatéral du CNES sert, entre autres, au développement de la nouvelle génération de ces satellites de télécommunications avec des travaux de R&D engagés au niveau des plates-formes (NEOSAT), de la propulsion-électrique, des charges utiles Internet très haut débit et du segment sol associé (THD-SAT), des processeurs numériques ou encore des communications optiques et autres technologies permettant d’intégrer une flexibilité d’usage accrue dans des satellites Internet (SPACE INSPIRE, ONESAT – 12 satellites déjà commandés à Airbus Defence & Space et Thales Alenia Space). Grâce aux efforts de soutien technologique et à la compétitivité, le plus gros satellite géostationnaire commandé en Europe KONNECT VHTS (Very High Throughput Satellite ou satellite de télécommunications de très grande capacité) est réalisé par Thales Alenia Space pour l’opérateur Eutelsat avec les dernières technologies mises au point en R&D, de même que son segment sol utilisateur en s’ouvrant ainsi un nouveau segment commercial d’avenir. Le marché des télécommunications par satellite reste toutefois fragilisé par une baisse tendancielle de la demande de services de diffusion de télévision par satellite aggravé par les conséquences de la crise sanitaire, puisqu’une partie du modèle économique des opérateurs reposait sur l’expansion des besoins de connectivité en mobilité. En parallèle de commandes de satellites géostationnaires qui peinent à rebondir, la transformation du marché voit également des solutions de méga-constellations de télécommunications en orbite basse se développer comme STARLINK, ou ONEWEB (conçue par ADS) ou encore LIGHTSPEED (pour laquelle TELESAT a choisi TAS pour sa réalisation). Enfin, de nouvelles solutions pour l’internet des objets se développent telles que comme la constellation de nanosatellites Kineis.

Le programme GNSS européen « GALILEO » de navigation-localisation-synchronisation, mené initialement conjointement par l’ESA et l’Union Européenne avec son agence EUSPA, marque l’implication de cette dernière dans ce domaine. Depuis 2007, le programme « GALILEO » est ainsi intégralement financé par l’Union Européenne ; des activités de R&T sont toutefois encore menées sur financement national (par le CNES ou via l’ESA) pour préparer les futures générations de satellites. La constellation « GALILEO » compte désormais 24 satellites opérationnels en orbite et ses services sont progressivement ouverts avec plus de 3 milliards de smartphones qui sont à présent compatibles avec GALILEO. Le lanceur Ariane 6 dans sa version A62 réalisera les prochains lancements à partir de 2023 pour permettre de disposer de 30 satellites opérationnels, à savoir 24 satellites nominaux et 6 satellites redondants actifs, à l’horizon 2024. Plus de deux ans après le lancement de l’appel d’offre – financé par l’Union européenne – pour le premier batch de 12 satellites de deuxième génération, l’ESA a notifié au premier semestre 2021 deux contrats à Airbus Defence & Space et Thales Alenia Space pour un total de 1,6 milliard d’euros. « GALILEO » est complété par le programme « EGNOS » qui corrige et améliore la qualité des signaux des constellations de positionnement GNSS. EGNOS apporte une garantie d’intégrité et une précision de mesure suffisante pour autoriser l’usage de ces systèmes par l’aviation civile comme moyen exclusif. Le CNES promeut l’adoption de ces technologies par d’autres secteurs comme le ferroviaire ou les véhicules autonomes.

Cette action concerne les programmes de lanceurs spatiaux et des infrastructures associées (centre spatial guyanais - CSG). Elle a pour but de préparer, de développer et de qualifier les systèmes de lancement assurant à l’Europe l’autonomie d’accès à l’espace au meilleur coût pour les puissances publiques. La commercialisation des services de lancement est assurée par Arianespace, filiale d’ArianeGroup.

Les développements et les qualifications des lanceurs « Ariane » et « Vega » ont été menés sous l’égide de l’ESA, avec le support des équipes du CNES, qui apporte en particulier son expertise technique et reste maître d’œuvre du segment sol d’Ariane 6.

Grâce à sa conception et à l’organisation industrielle mise en place, Ariane 6 permettra à l’Europe de disposer d’un lanceur plus compétitif qu’Ariane 5 et mieux adapté à l’évolution des missions.

L’ouverture du CSG, afin d’accueillir des mini et micro-lanceurs en réponse à une diversification des besoins de lancement, a été dernièrement initiée par le démarrage de la réhabilitation de l’ancien pas de tir Diamant, qui doit se poursuivre pour devenir un ensemble multi-lanceurs.

Cette action concerne :

- la station spatiale internationale (ISS) ;

- la conception, le développement de plates-formes de mini et de micro-satellites, jusqu’à des nanosatellites utilisés en particulier avec des étudiants ;

- la conception, le développement et la mise en œuvre de ballons atmosphériques destinés à emporter des expériences d’astrophysique ou d’observation du système Terre-atmosphère ;

- les activités de recherche concernant les technologies génériques qui doivent permettre d’améliorer les performances des satellites en termes de fiabilité, de puissance disponible, de masse embarquée, de contrôle d’altitude et d’orbite, de stockage et de transmission de données ou de capacités de calcul, sans oublier les performances des charges utiles et d’instruments permettant d’effectuer de nouveaux types de mesures ;

- ainsi que le développement d’applications, toujours plus nombreuses, utilisant les capacités et les données spatiales dans différents domaines comme agriculture / forêts, maritime, énergie, santé, gestion des territoires, gestion du risque environnemental et industriel. Ces objectifs induisent de partager les besoins et nouer des partenariats avec les potentiels utilisateurs institutionnels et privés, mais aussi de motiver et accompagner tout un vivier de sociétés émergentes propres à apporter des ruptures dans les usages. Les initiatives du CNES telles que Connect by CNES, NEXT, Act in Space, Space’ibles contribuent à cet effort.

Enfin, la récente mise en place d’un observatoire d’économie spatiale contribue aux objectifs de réflexion stratégique et de politique industrielle en amont des activités d’innovation et permet de partager des analyses avec les acteurs de l’écosystème.

Hormis la station spatiale internationale, qui est un programme international auquel la France contribue principalement au travers de l’ESA, les travaux sont menés essentiellement dans un cadre national.

Cette action porte sur le fonctionnement général du CNES et les investissements associés.

Cette action concerne la contribution française aux programmes de satellites météorologiques développés par l’Organisation européenne pour l’exploitation des satellites météorologiques (EUMETSAT). Ces opérations d’investissement lourdes sont ainsi partagées entre les 30 États membres, dont la France qui est représentée au Conseil par Metéo-France. Les moyens mis en place sont coordonnés à l’échelle mondiale, principalement avec nos partenaires américains et japonais, ce qui permet d’avoir accès aux données recueillies par leurs satellites.

Deux familles de satellites sont concernées :

• les METEOSAT (géostationnaires) ;

• les METOP (satellites polaires européens en orbite basse).

Toutes deux font l’objet de développements délégués par EUMETSAT à l’ESA, la production et les opérations étant ensuite réalisées par EUMETSAT.

Les États contribuent au prorata de leur PNB, il n’y a pas de retour géographique contrairement à l’ESA. Les industriels français sont particulièrement bien placés sur les nouvelles générations de satellites en cours de développement : MTG et METOP-SG. Fruit d’un accord avec EUMETSAT, le CNES exerce par ailleurs la maîtrise d’ouvrage du sondeur atmosphérique IASI-NG au profit de ce dernier programme, dont une partie du développement a été financée par la programmation budgétaire propre du CNES, couverte par les actions ci-dessus.

S’ajoutent à cela quelques programmes facultatifs, tels que JASON-CS (satellite océanographique altimétrique), en coopération entre Eumetsat, ESA et l’Union européenne et qui a été lancé fin 2020.