21 Avril 2022

Comment le CNES vise loin, avec la voile solaire de Gama

La start-up Gama bénéficie du support technique, humain et financier du CNES. Ses travaux sur le transport spatial alimenté par l’énergie photonique ambitionnent de revisiter l’exploration interplanétaire.
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Gama utilise la force du Soleil, la pression des photons sur une surface ultra réfléchissante, pour propulser un vaisseau (de faible masse) dans le vide spatial. Crédits : GAMA

 

« Nous serons les voiliers de l’espace » s’enthousiasme Louis de Gouyon Matignon, l’un des fondateurs de la start-up Gama. Créé en octobre 2020, l’entreprise a levé 2 M€ pour accélérer son projet, auprès d’institutionnels, de fonds et de business angels.

« L’entreprise a bénéficié de l’accompagnement financier de Connect by CNES. Le CNES a vu le potentiel représenté par Gama et a activé l’outil Space Ticket à son maximum, pour abonder leur levée de fonds en cours et faire effet levier » détaille Véronique de la Casa, responsable du financement du New Space au CNES. Une fois la décision prise, c’est BPI France, avec le fonds French Tech Seed, qui a injecté 500 K€ en obligations convertibles.

Moyens et conseils mobilisés 

Technologiquement, la jeune équipe vient d’achever une étape délicate, avec l’intégration de sa voile dans le moyeu qui sera embarqué sur le CubeSat 6U de la mission alpha, prévue en octobre. Cette étape a eu lieu au CNES.

« La plus grande salle blanche (Pronaos) du site toulousain a été mise à disposition par la sous-direction Architecture, Validation Et Intégration des systèmes spatiaux » détaille Jean-Marc Walter, expert Laboratoire & Valorisation au CNES.

En février, une voile solaire « test » avait été assemblée et intégrée, avant que la voile destinée à la première mission ne le soit en avril. Les tests thermiques (TVaC) du module ont eu lieu en parallèle, toujours au CNES.

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Le pliage de la voile est un moment critique Crédits : GAMA

 Ces échanges réguliers avec des experts du CNES sont inestimables. Ils nous aident à nous structurer (revue de phase projets), nous poser les bonnes questions, améliorer en continu notre projet.

Louis de Gouyon Matignon, co-fondateur de Gama 

L’aide n’est pas que matérielle. « Notre relation a commencé par des appels informels, avec des membres du service propulsion », se souvient Louis de Gouyon Matignon. Depuis, le retour des experts CNES, incités à venir visiter la jeune équipe sur site, est fructueuse.

A la suite des premiers essais de février, ces retours ont par exemple permis de modifier des éléments clé pour l’assemblage de la voile, comme la table de découpe ou le pliage. 

Gama en chiffres

2,5 microns  

73 m2 

400 g

25 M$ 

L’épaisseur de la voile solaire.

La surface de la voile en polyamide aluminisé, composée de 4 pétales qui se déploie grâce à une rotation du satellite et la force centrifuge.

Le poids total de la voile.

Le montant d’une mission d’exploration avec Gama 

Se nourrir mutuellement

Jean-Marc Walter joue le rôle facilitateur pour aiguiller Gama vers les bons interlocuteurs. Il voit dans l’exercice un « symbole important de l’ouverture du CNES au NewSpace et à son potentiel innovant ».

Concrètement, une convention de partenariat lie Gama et le CNES, depuis l’été 2021 : « Le CNES s’est engagé à aider autant que possible. En échange, nous avons accès aux développement du projet et nous pourrons exploiter les données issues des missions de la voile solaire » détaille Jean-Marc Walter.

 Ce ne sont pas forcément les entités CNES qui fournissent du support qui vont ensuite exploiter la donnée issue des missions : notre accompagnement est transverse

Jean-Marc Walter, expert Laboratoire & Valorisation au CNES

L’exercice est doublement inédit pour le CNES, dans l’accueil d’entreprises innovantes, comme dans l’intérêt porté à un sujet précis par ce biais nouveau.

Viser l’exploration lointaine

« Notre ambition est d’abord scientifique, au travers de missions d’exploration inter planétaire, souligne Louis de Gouyon Matignon. Nous n’avons pas la même offre qu’une mission classique, mais nous pouvons avoir notre utilité ».

« Cela m’évoque les projets de la Planetary Society (USA) ou Ikaros (mission japonaise vers Vénus), avec certains succès en matière de navigation interplanétaire grâce à une voile solaire » se souvient Francis Rocard, responsable des Programmes d'exploration du Système solaire au CNES.

En quoi Gama pourrait t-elle changer la donne ? « Leur concept a du sens, malgré les contraintes fortes de faible emport et puissance. Nous serons attentifs aux résultats des vols de démonstration de Gama.»

 

Des missions menées en champ de gravité faible, pour du survol et de la prise d’image, sans avoir à s’insérer en orbite, pourraient se faire avec une voile solaire comme celle de Gama.

Francis Rocard

Louis de Gouyon Matignon voit dans les programmes de la NASA utilisant des voiles solaires - « Near Earth Asteroid Scout » (survol de l’astéroïde 2020 GE en 2023) et Solar cruise (en 2025) une piste pour initier « des missions de repérage » grâce à des voiles solaires. « Nous pouvons être complémentaire d’une mission d’exploration classique, que ce soit dans une configuration flottille, comme « porte-conteneurs » ou pour des survols précis d’astéroïdes. »

Pour autant, Francis Rocard prévient : « Les scientifiques veulent faire des choses pointues lors des missions d’exploration, qui nécessitent de la puissance et de la charge utile, ce qui n’est pas possible avec une voile solaire. Par ailleurs, la stabilisation par spin rend plus complexe la conduite d’expériences scientifiques. »

Développements commerciaux

Gama Space a pris le nom du célèbre explorateur Vasco de Gama à dessein : elle voit loin et n’entend pas adresser, pour le moment, l’orbite basse propre au NewSpace.

Des usages commerciaux sont pourtant possibles pour un équipementier en voile solaire, comme le désorbitage. La start-up est déjà membre de LABS, un groupe d’entreprises liées au CNES, afin de voir si des collaborations sont envisageables.

La solution de propulsion photonique, peu chère et non polluante, pourrait aussi intéresser des nouveaux pays désireux de mener seuls une mission d’exploration. Rendre l’espace accessible, jusque dans l’exploration : le NewSpace est bien là.

Les missions planifiées de Gama

Octobre 2022 : Mission alpha - lancement du premier CubeSat 6U pour tester le déploiement de la voile solaire, à 550 km de la Terre.

2023-2024 : Mission beta – lancement d’un CubeSat 12U, pour tests de navigabilité et SCAO.

2025 : Lancement hors de l’orbite géostationnaire terrestre, et visite d’un corps lointain.

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CNESMAG 91 - Innovation : catalyser l'expertise française

Dans ce numéro, démonstration est faite des remises en question dont le CNES a su faire preuve et du foisonnement de solutions concrètes qu’il apporte pour favoriser l’éclosion de start-up et faciliter l’émergence du New Space français, irriguant ainsi l’ensemble de l’écosystème spatial.

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