UVSQ-SAT NG : un laboratoire du New Space académique à la française

Dès 2013, des travaux menés avec des étudiants de l’École polytechnique esquissent les premières architectures du concept SERB (Solar Irradiance and Earth Radiation Budget), dédié aux rayonnements solaire et terrestre. En 2015, le projet européen ARM-SAT explore à son tour l’emploi d’un petit satellite pour observer l’atmosphère.

De mission en mission, les technologies gagnent en maturité et les équipes élargissent progressivement leur maîtrise du système spatial : communications, opérations simultanées de plusieurs charges utiles, contrôle actif du pointage, opérations au sol, étalonnage et traitement des données.

UVSQ-SAT est lancé en janvier 2021, Inspire-Sat 7 en avril 2023, puis UVSQ-SAT NG en mars 2025. Chaque mission franchit ainsi une nouvelle étape technologique et scientifique et prépare les instruments, les méthodes et les architectures des missions suivantes.

Un CubeSat 6U à la pointe de l’innovation

UVSQ-SAT NG concentre cette montée en maturité dans un format particulièrement compact. Ce nanosatellite nouvelle génération tient dans un format 6U, soit un assemblage de six unités CubeSat standard, pour des dimensions déployées de 111,3 × 36,6 × 38,8 cm et une masse d’environ 10 kilos. Placé sur une orbite basse à environ 600 kilomètres d’altitude, il peut orienter ses instruments vers la surface terrestre, mais aussi vers le limbe de l’atmosphère, le Soleil, le zénith ou l’espace profond.

Il dispose de capteurs radiatifs à large bande (Earth Radiative Sensors, ERS), destinés à caractériser l’éclairement solaire et le rayonnement terrestre sortant, d’un spectromètre proche infrarouge (1 200–2 000 nm, résolution spectrale 1–6 nm) dédié à l’estimation des colonnes de gaz atmosphériques (CO₂, CH₄, O₂, H₂O), et d’une caméra haute définition, la NanoCam, offrant une résolution spatiale inférieure à 30 m par pixel en observation au nadir.

La NanoCam facilite la géolocalisation précise des scènes observées par le spectromètre et apporte des informations sur la couverture nuageuse et la nature des surfaces. Elle peut également observer le limbe terrestre, ouvrant la voie à l’estimation de profils verticaux de température atmosphérique.

Une chaîne scientifique et technologique complète

Ce type de projet donne corps à un « New Space académique » à la française, fondé sur la maîtrise d’une chaîne scientifique et technologique complète. À partir d’une question scientifique, il devient possible de concevoir et miniaturiser un instrument, de l’intégrer à un satellite, de le tester, de l’opérer en orbite, d’étalonner ses capteurs, puis d’exploiter et d’interpréter les données. Le tout dans des cycles de développement courts et avec une organisation pragmatique.

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Chercheurs, ingénieurs, étudiants et partenaires travaillent ainsi autour d’un même système spatial. Le projet forme aux métiers de l’optique, de l’électronique, de la mécanique, du logiciel embarqué, des télécommunications ou encore de la modélisation atmosphérique. Il montre qu’une université peut à la fois produire des connaissances scientifiques, développer des technologies et exploiter des systèmes spatiaux.

Des étudiants de l’UVSQ (Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines), du Master NewSpace de l’Université Paris-Saclay, de l’Estaca ou encore de l’IUT de Mantes-en-Yvelines sont impliqués dans la conception, les tests et l’exploitation du satellite.

Le projet UVSQ-SAT NG a été développé au Latmos (Laboratoire Atmosphères et Observations spatiales). © Laboratoire Latmos

Préparer l’observation du climat de demain

UVSQ-SAT NG est un démonstrateur scientifique et technologique conçu pour valider en orbite de nouveaux instruments, de nouvelles technologies et de nouvelles méthodes d’observation, et préparer les futures générations de systèmes spatiaux à forte revisite. La mission prolonge les travaux engagés depuis 2021 sur le bilan radiatif terrestre et teste également les capacités d’un spectromètre miniaturisé à observer le CO₂, le méthane et d’autres constituants atmosphériques.

Le nanosatellite sert aussi de banc d’essai pour la validation de dispositifs de liaisons optiques au sol, le pointage et des expérimentations laser sol-espace, menées notamment avec l’Observatoire de la Côte d’Azur. Au cours de sa première année en orbite, il a déjà réalisé plus de 5 400 orbites et parcouru près de 240 millions de kilomètres.

À terme, l’ambition est de tirer parti des enseignements de ces démonstrateurs pour concevoir de nouvelles générations d’instruments miniaturisés et préparer leur utilisation au sein de systèmes comportant plusieurs nanosatellites. Une telle architecture permettrait d’augmenter fortement la fréquence des observations et de mieux restituer la variabilité des phénomènes environnementaux et climatiques qui évoluent à l’échelle de quelques heures.

En combinant miniaturisation, agilité et maîtrise progressive de l’ensemble du système spatial, UVSQ-SAT NG prépare ainsi les technologies et les méthodes qui pourront donner naissance aux futures architectures d’observation de la Terre.