Les CubeSats : des satellites de dix centimètres qui ont ouvert l'espace aux étudiants
Un cube de dix centimètres de côté, une norme commune, un lancement partagé : depuis 2003, des milliers de petits satellites ont été mis en orbite, souvent par des étudiants. Deux d'entre eux sont même allés jusqu'à Mars.
À la fin des années 1990, deux enseignants américains se posent une question simple : comment permettre à des étudiants de concevoir, construire et faire voler un satellite pendant la durée de leurs études ? Jordi Puig-Suari, de l'université polytechnique de Californie (Cal Poly), et Bob Twiggs, de l'université Stanford, répondent par une norme plutôt que par un engin : le CubeSat, généralement daté de 1999. Un quart de siècle plus tard, ce petit cube est devenu l'un des formats les plus répandus de l'industrie spatiale.
Un standard plutôt qu'un satellite
L'unité de base, appelée 1U, est un cube de 10 centimètres de côté. L'Agence spatiale européenne (ESA) indique une masse maximale de 1,33 kg par unité ; les versions récentes de la norme l'ont portée à 2 kg. On assemble ces unités comme des briques : 3U pour un satellite de la taille d'une bouteille, 6U ou 12U pour des missions plus ambitieuses.
Toute l'astuce tient à l'interface. Pour le lanceur, un CubeSat n'est qu'une boîte de dimensions connues, glissée dans un conteneur éjecteur lui aussi normalisé, mis au point à Cal Poly. Peu importe ce qu'il y a dedans : le satellite peut voyager comme passager secondaire d'une grosse fusée, à un coût bien moindre. Et comme beaucoup de composants viennent du commerce, une équipe d'étudiants peut en construire un en quelques années.
Les premiers CubeSats ont été lancés le 30 juin 2003 par une fusée russe Rockot, depuis le cosmodrome de Plessetsk. Selon la base de données Nanosats, près de 3 000 CubeSats avaient été lancés au début de l'année 2026.
Des universités en orbite
En Europe, l'ESA accompagne depuis longtemps les équipes étudiantes. En 2012, sept CubeSats universitaires ont pris place à bord du premier vol du lanceur européen Vega. Parmi eux, Robusta, construit à l'université Montpellier 2, devait mesurer comment des composants électroniques vieillissent sous l'effet des radiations spatiales.
Le programme Fly Your Satellite! a pris le relais : l'ESA y aide des équipes universitaires à tester, qualifier puis lancer leur satellite. Sa première édition a envoyé en orbite trois CubeSats, OUFTI-1, e-st@r-II et AAUSAT4, sur une fusée Soyouz le 25 avril 2016 ; LEDSAT a suivi sur Vega en août 2021.
En France, le CNES soutient les satellites étudiants dans le cadre de son programme Nanolab Academy, qui a pris la suite du programme JANUS. En 2017, ROBUSTA-1B (université de Montpellier), X-CubeSat (École polytechnique) et SpaceCube (Mines Paris) ont rejoint l'orbite, suivis en 2019 par EntrySat (ISAE-SUPAERO) et EyeSat. Certains de ces projets ont mobilisé plus de 200 étudiants.
MarCO : deux CubeSats vers Mars
Les CubeSats semblaient condamnés à l'orbite basse. La NASA a voulu en avoir le cœur net. Le 5 mai 2018, deux CubeSats de format 6U, MarCO-A et MarCO-B, surnommés EVE et Wall-E, ont décollé de Californie avec l'atterrisseur martien InSight. Chacun pesait 13,5 kg pour un volume comparable à celui d'un attaché-case. Ce fut la première mission à tester des CubeSats dans l'espace lointain.
Le 26 novembre 2018, pendant qu'InSight plongeait dans l'atmosphère martienne, les deux petits satellites ont survolé la planète et relayé vers la Terre les données de la descente presque en direct : l'information a mis environ huit minutes à arriver. MarCO-B a même photographié Mars à environ 7 600 km de distance. Les derniers contacts ont eu lieu fin décembre 2018 et début janvier 2019. Le message était clair : un satellite de la taille d'une valise peut accompagner une grande mission interplanétaire.
Et sur Terre ?
Les CubeSats ont d'abord servi à former des ingénieurs, et c'est encore l'un de leurs grands mérites : un étudiant y apprend tout le cycle d'un projet spatial, de la conception aux essais et au pilotage en orbite. Ils mesurent aussi l'atmosphère, observent la Terre, testent de nouveaux composants. Le programme européen QB50 a ainsi réuni une cinquantaine de CubeSats pour étudier la thermosphère.
Pour Anthropolaris, la suite logique de cette miniaturisation est la sonde complète réduite à une puce de quelques grammes, celle que pourrait emporter une voile de lumière. Des essaims de ces capteurs-puces, conçus et suivis par des lycéens et des étudiants, mesureraient la haute atmosphère dès aujourd'hui (voir la marche A-SPC-13).
Après le cube de dix centimètres, la prochaine étape se mesure en millimètres : faire tenir sur une puce une caméra, un émetteur et une source d'énergie, et prouver qu'un tel objet survit et travaille dans l'espace. Les salles de classe qui ont adopté le CubeSat sont bien placées pour relever ce défi.