12 janvier 2026
Les satellites sont devenus si présents dans nos vies que nous oublions souvent leur rôle essentiel. Ils assurent notre connectivité, aident les avions à se repérer et fournissent des images rapides des régions frappées par des catastrophes comme les ouragans ou les tremblements de terre. Ils sont aussi les éclaireurs de nos ambitions d’exploration, qu’il s’agisse de retourner sur la Lune, de préparer des missions martiennes ou de surveiller les tempêtes solaires qui menacent nos réseaux électriques.
Cette dépendance accrue à l’infrastructure spatiale pose toutefois un problème urgent : l’orbite terrestre se congestionne. Le nombre de satellites en orbite basse pourrait atteindre 60 000 d’ici 2030. À mesure que les constellations s’étendent et que les missions spatiales deviennent plus complexes, le contrôle depuis le sol devient impraticable et les défaillances peuvent se propager rapidement à travers des systèmes plus vastes. Cela crée des risques de collision et génère des débris qui restent en orbite pendant des années. Plus nous déployons de vaisseaux spatiaux, plus cette spirale s’accélère, et plus la question devient pressante : comment continuer à profiter des avantages que nous offrent ces systèmes sans transformer l’espace en dépotoir orbital?
À l’ÉTS, le professeur Jesus David Gonzalez Llorente se consacre précisément à cette question. Son programme de recherche vise à concevoir et à exploiter les engins spatiaux du futur de manière à garantir la durabilité des activités spatiales en orbite terrestre, dans les environnements cislunaires et dans l’espace lointain. Pour ce faire, son attention portera sur la fiabilité et l’autonomie des petits satellites, aujourd’hui au cœur de l’essor des constellations.
Des satellites qui prennent eux-mêmes les bonnes décisions
Issu du génie électrique, informatique et des systèmes, le professeur Gonzalez Llorente s’intéresse aux technologies qui permettront aux satellites de devenir de véritables agents autonomes. Les petits appareils, souvent de moins de 500 kg et parfois aussi légers que 5 kg, constituent une voie prometteuse : moins coûteux, plus rapides à déployer, ils sont devenus le pilier central de nombreuses missions modernes. Mais leur autonomie reste limitée, faute de puissance de calcul, de mémoire et, surtout, d’énergie.
Le professeur travaille donc à intégrer davantage d’intelligence embarquée à bord des satellites pour leur permettre de se coordonner entre eux, d’éviter les collisions et de détecter les anomalies avant qu’elles ne deviennent critiques. Certains de ses travaux portent, par exemple, sur des algorithmes capables de trier les images captées en orbite. Le satellite peut ainsi écarter celles qui sont floues ou obstruées par des nuages, classifier celles qui sont pertinentes et n’envoyer vers la Terre que ce qui est réellement utile. Une manière d’économiser à la fois énergie, bande passante et temps opérateur, tout en améliorant l’efficacité des missions.
Un autre volet de cette intelligence embarquée concerne la capacité des satellites à s’autodiagnostiquer. En analysant leurs propres données de fonctionnement — températures, tensions électriques, exposition solaire, variations du champ magnétique — ils pourraient apprendre à reconnaître les comportements inattendus, anticiper une défaillance ou ajuster leur mode de fonctionnement pour prolonger leur durée de vie. Dans un espace où chaque intervention coûte des millions et où les réparations sont presque impossibles, cette autonomie devient cruciale.
L’énergie, talon d’Achille des satellites intelligents
Toutefois, rendre un satellite plus autonome signifie surtout accroître ses besoins énergétiques. Or, les ressources à bord sont strictement limitées. Les satellites dépendent principalement de panneaux solaires, complétés par des batteries et parfois des supercondensateurs, qui offrent une forte puissance instantanée mais peu de capacité. À cette contrainte matérielle s’ajoute un environnement imprévisible : l’appareil passe sans cesse du soleil à l’ombre, ses besoins varient selon la charge de travail et les opérations planifiées, et son système électrique doit composer avec des cycles thermiques extrêmes qui accélèrent la dégradation.
C’est là qu’intervient le second axe de la recherche de Jesus David Gonzalez Llorente. Il développe des modèles prédictifs capables d’estimer l’état de santé des batteries, d’anticiper leur vieillissement et d’optimiser la distribution de l’énergie entre les différentes tâches. L’idée est d’offrir au satellite un véritable « cerveau énergétique », suffisamment intelligent pour décider quand effectuer une opération exigeante, quand se mettre en mode économique et quand profiter d’une exposition solaire pour recharger ses réserves.
Les travaux du professeur Gonzalez Llorente portent également sur la qualification de composants commerciaux (comme des supercondensateurs) pour les environnements spatiaux. Ces composants sont soumis à des vibrations intenses lors du décollage et à des écarts de température pouvant atteindre 80 °C à chaque orbite de 90 minutes, ce qui met à rude épreuve leur intégrité mécanique et électronique.
Tester et certifier l’IA pour l’espace : un nouveau chantier technologique
Si l’intelligence artificielle s’impose peu à peu dans le domaine spatial, elle reste difficile à intégrer et à certifier. Comment garantir qu’un algorithme fonctionnera correctement une fois installé à bord, dans un environnement soumis aux radiations, aux cycles thermiques répétés et aux perturbations électromagnétiques? Comment s’assurer qu’il prendra toujours des décisions sécuritaires, même avec peu de mémoire et de puissance de calcul?
Pour répondre à ces questions, le professeur Gonzalez Llorente développe un cadre complet de tests. Son équipe travaille à la fois sur des simulations avancées, des jumeaux numériques et des bancs d’essai matériels qui reproduisent les conditions orbitales. L’objectif est de constituer un processus de validation rigoureux permettant d’intégrer l’IA dans des systèmes critiques tout en conservant la fiabilité qui caractérise traditionnellement l’ingénierie aérospatiale. C’est une transformation en profondeur de la façon dont on conçoit, on teste et on certifie les composants spatiaux.
Vers des constellations plus sûres et un espace plus durable
En combinant intelligence artificielle, gestion prédictive de l’énergie et nouvelles méthodologies de validation, la recherche du professeur Gonzalez Llorente vise à façonner une nouvelle génération de petits satellites cognitifs. Ces engins autonomes et résilients, dotés de mécanismes décisionnels explicables, pourraient jouer un rôle clé dans les futures missions d’observation, la surveillance environnementale et la gestion des ressources. Ceci inclut le développement de services en orbite, où un satellite pourrait réparer ou ravitailler un autre satellite, prolongeant ainsi sa durée de vie et limitant la création de débris.
Ces innovations pourraient transformer en profondeur les pratiques du secteur spatial, en rendant les constellations plus sûres, plus efficaces et plus durables. Elles ouvrent la voie à une gestion plus responsable de l’environnement orbital, où chaque satellite serait capable de s’autogérer, d’anticiper les défaillances et, surtout, d’éviter de devenir un débris supplémentaire.
À une époque où l’orbite terrestre se fragilise sous la pression du nombre croissant d’objets en circulation, cette vision pourrait bien définir la manière dont l’humanité continuera à exploiter et explorer l’espace dans les décennies à venir.
