Centre national d'études spatiales

Dès la fin de la Seconde Guerre mondiale, les Alliés s'intéressent aux travaux réalisés par les Allemands sur les fusées et chaque pays s'efforce de collecter un maximum d'informations techniques et de s'adjoindre l'aide de techniciens allemands ayant travaillé sur les V2. Pour la France, c'est le LRBA (Laboratoire de recherches balistiques et aérodynamiques) qui est chargé de mettre au point les premiers engins aboutissant à la fusée-sonde Véronique. Ces développements intéressent à la fois les scientifiques et les militaires. La guerre froide, le lancement de Spoutnik et la politique d'indépendance du Général De Gaulle placent bientôt la recherche spatiale dans les priorités du Gouvernement.

En 1959 est formé le Comité de Recherches Spatiales (CRS) chargé de coordonner les activités spatiales françaises. La même année, l'industrie aérospatiale crée la SEREB (Société pour l'étude et la réalisation d'engins balistiques) dont les réalisations militaires (Programme Pierres précieuses) aboutiront à la fusée Diamant, premier lanceur spatial français. Pour mener un véritable programme spatial, il manque un organe de coordination et d'animation. Il est créé le 19 décembre 1961, par la loi n^o 61-1382[2], sous la forme d'un établissement public dénommé Centre national d'études spatiales (CNES). Sa première mission est de placer la France dans le club des puissances spatiales aux côtés de l'URSS et des États-Unis. Cet objectif est atteint le 26 novembre 1965 avec le lancement de Diamant A depuis le Centre interarmées d'essais d'engins spéciaux à Hammaguir (Algérie).

De 1961 à 1981, le CNES sera le moteur de l'Europe spatiale. Durant ces années, les structures indispensables à un programme spatial sont mises en place : lanceurs, satellites, ensemble de lancements, centres d'opérations et réseau de stations de contrôle, laboratoires, etc. alors que les autres États européens ont de fortes réticences pour s'engager. Parallèlement, une industrie spatiale compétente et dynamique voit le jour en France.

Dans les années 1980, l'Agence spatiale européenne (ASE, « European Space Agency » (ESA) de son nom anglais) que le CNES a contribué à créer et qu'il a dotée de la fusée Ariane devient une grande agence et de nombreux programmes à vocation internationale lui sont confiés. Le CNES représente la France à l'ESA et il recadre avec succès ses activités sur un programme national ambitieux beaucoup plus tourné vers les applications.

Fusée Ariane 4

Dès 1974, le budget français consacré à l'espace (10 % du budget de recherche) est attribué majoritairement aux programmes européens. Ceci a pour conséquence le gel de plusieurs projets du CNES (Dialogue, Géole, Centre spatial guyanais, Diamant B-P4) et le transfert progressif vers l'ESA de programmes internes (Météosat, Ariane). Le CNES vit une période socialement et techniquement difficile. En quelques années, il va accomplir sa mutation grâce à l'équipe de direction menée par le Président Hubert Curien et le Directeur général Yves Sillard.

En 1977, les directives du Gouvernement mettent l'accent sur les missions prioritaires de l'établissement qui sont notamment :

• Qualifier le plus rapidement possible la fusée Ariane et lancer sa production dans le cadre de l'Agence spatiale européenne. Le CNES finance les deux tiers du programme et assume par délégation la Direction industrielle pour le développement et la production.

Cet objectif est atteint le 24 décembre 1979 avec le lancement réussi d'Ariane 1 de la base de Kourou. Le lanceur est amélioré plusieurs fois pour aboutir à Ariane 4 qui assure très vite la majorité des lancements commerciaux. Jusqu'à 2003, 144 Ariane de ces premières générations ont été lancés (dont 116 Ariane 4) avec un taux de succès exceptionnel. Ariane 5, plus puissant, est étudié pour prendre la suite.

• Faire l'étude interne d'un programme national de satellites d'observation de la Terre.

Ce sera le projet de satellite SPOT dont l'étude est réalisée au Centre spatial de Toulouse. Il semble bien que ce soit une compensation donnée aux équipes d'ingénieurs de Toulouse que la nouvelle politique a laissés sans programme majeur. La décision est néanmoins judicieuse puisque SPOT va devenir un programme phare du CNES. Cinq satellites ont déjà été lancés et le service est opérationnel depuis 1986. Les satellites militaires Helios sont dérivés des SPOT de dernières générations.

• Contribuer à la création de structures nationales permettant à la France d'aborder dynamiquement les marchés à l'exportation qui se profilent.

Le programme spatial français et très vite le programme européen ont permis à l'industrie de développer des compétences dans le domaine des équipements composant les lanceurs et les satellites et aussi dans la maîtrise d'œuvre de ces ensembles complexes. Le CNES, maître d'ouvrage, a contribué à l'acquisition de ces compétences et il poursuit cette action notamment sur la Qualité-Fiabilité, les procédures de Management et la formation des jeunes ingénieurs aux techniques spatiales.

• En télécommunications, malgré le succès de Symphonie, on n'envisage pas de poursuivre un effort national. On appuiera l'Europe et son programme ECS pour prendre en charge les radiocommunications (téléphone, télévision, transmission de données).

Cette décision est revue quelques années plus tard à la demande de la DGT et de TDF souhaitant garder leur autonomie dans ce secteur très concurrentiel. Le CNES lance alors au profit et selon les directives de ces administrations les programmes TELECOM et TDF. Sept satellites Télécom de deux générations sont lancés entre 1984 et 1996. Deux satellites de télévision TDF sont mis en orbite en 1988 et 1990. Dès la fin des années 1980, l'aspect commercial prend le dessus et ce sont les opérateurs qui passent commande à l'industrie (Astra, Eutelsat…).

Les activités du CNES en faveur de la recherche scientifique ne diminuent pas, mais les réductions de budget orientent les réalisations vers des programmes en coopération et vers des expériences embarquées sur des satellites de la NASA, de l'URSS et de l'ESA. On retiendra deux projets marquants qui sont Argos et TOPEX-Poséidon. Un programme très actif de fusées sondes et de ballons stratosphériques et troposphériques est poursuivi. Il permet aux laboratoires scientifiques de poursuivre leurs recherches et de maintenir des équipes compétentes.

Les années 1980 sont enfin pour le CNES le début des vols habités en coopération avec l'URSS (Jean-Loup Chrétien en 1982) puis les États-Unis (Patrick Baudry en 1985), ouvrant la voie à la médecine spatiale. C'est aussi l'engagement d'études et de travaux pour réaliser la navette Hermès qui doit être mise en orbite par le futur lanceur européen Ariane 5. Hermès, qui mobilise les efforts pendant huit ans, est finalement abandonné en 1993 alors que la recherche spatiale a perdu de son importance avec la fin de la Guerre froide et que la commercialisation des satellites d'application est bien établie. De nombreuses missions de spationautes du CNES se succèdent dans les années 1990, aussi bien sur la navette américaine que sur la station spatiale russe Mir.

Satellite Spot 1 d'observation de la Terre (maquette).

Pour le grand public, le CNES a un nom difficile à retenir et des activités mal connues. C'est pourquoi derrière ce sigle ont toujours été ajoutés quelques mots résumant l'image que l'Établissement souhaite donner de sa mission. Ce fut « Pour un Espace utile » quand sont apparues les premières applications, bientôt changé en « L'Espace au service de l'Homme » pour personnaliser le message. Quand vers 1990 l'accent a été mis sur les problèmes climatiques et la pollution, le CNES a annoncé « L'Espace au service de la Terre ». Ce thème a peu changé puisqu'en 2008, le CNES propose De l'Espace pour la Terre. Le CNES affiche ainsi une mission de service public en plus de son rôle de préparation et de mise en œuvre de la politique spatiale de la France au sein de l'Europe. Le siège du CNES est situé à Paris, et ses services définissent les grandes orientations stratégiques de l'entreprise et les programmes prioritaires.

Le CNES travaille en collaboration avec Arianespace (Évry) et l'Agence spatiale européenne (ESA), sur cinq domaines d'activité :

1. Accès à l'espace (lanceurs)
2. Terre, environnement et climat (sciences et innovation pour le développement durable)
3. Applications grand public (télécoms et navigation)
4. Science et innovation (pour l'astronomie et la physique fondamentale)
5. Sécurité et Défense

Le Centre National d'Études Spatiales est à l'origine de quantité de projets spatiaux, même si ce n'est pas lui qui fabrique les lanceurs ou les satellites. Dans le cas des lanceurs, après avoir conçu la filière Ariane, le CNES agit aujourd'hui comme autorité de conception et de qualification pour le compte de l'État français qui est l'État de lancement. Le CNES joue aussi le rôle d'assistant au maître d'ouvrage, l'Agence spatiale européenne pour les nouveaux développements.

Les deux versions du lanceur Ariane 6: Ariane 62 avec deux boosters à poudre, et Ariane 64 avec quatre booster à droite.

Le CNES, pour des raisons historiques, est l'agence spatiale européenne la plus impliquée dans le développement des lanceurs européens. Le CNES prend en charge une partie de la gestion de la base de lancement de Kourou et les investissements nécessaires pour accueillir les lanceurs Soyouz et Vega. Il participe par ailleurs au développement d'Ariane 6. Enfin, il participe à la réflexion sur le futur lanceur européen en explorant plusieurs thématiques : évolution de la propulsion solide, avionique, propulsion kérosène/oxygène, propulsion oxygène/méthane avec le moteur fusée Prometheus[3].

Le satellite océanographique franco-américain Jason-2 peu avant son lancement.

Le CNES participe à de nombreuses missions d’observation de la Terre en fournissant des instruments ou au niveau de l'exploitation scientifique des résultats. Il est fortement engagé dans plusieurs missions du programme Living Planet de l'ESA, et mène par ailleurs des missions lourdes en coopération dans le domaine océanographique avec la NASA et développe des micro-satellites en coopération avec l'Inde et la Chine. Plusieurs projets de mission sont à différents stades d'approbation. Les missions auxquelles le CNES participe sont les suivantes[4] :

• Exploitation des données fournies par les satellites océanographiques franco-américains Jason, dont le dernier exemplaire Jason-3 a été lancé en 2016.
• Participation à la mission de l'ESA GOCE dédiée à la géodésie, lancée en 2009 et prolongée jusqu'à fin 2012.
• Participation à la mission de l'ESA SWARM chargé de l'étude détaillée du champ magnétique terrestre, lancée en 2012.
• Participation à l'exploitation du satellite de l'ESA SMOS de mesure de la salinité des océans et de l'humidité des sols. Ce satellite a été lancé en 2009 et est prolongé jusqu'en 2017.
• Exploitation des données du satellite franco-indien Megha-Tropiques d'étude du cycle de l'eau dans les régions tropicales. Le satellite a été lancé en 2011.
• La mission franco-indienne SARAL qui embarque pour la première fois dans une mission d'altimétrie utilisant un radar en bande Ka. Le satellite a été lancé en 2013.
• La mission franco-chinoise CFOSAT de mesure de la distribution des vagues de l'océan. Satellite lancé le 29 octobre 2018[5].
• La mission franco-israélienne Venµs pour l'étude des processus à l'œuvre dans la biosphère. Cette mission a également un intérêt technique pour l'ISA car elle a permis à l'agence spatiale israélienne de faire un test en vol des propulseurs à effet Hall développés en Israël[6]. Le satellite a été lancé le 2 Août 2017.

Les projets de mission sont

• Le satellite MicroCarb qui serait chargé de mesurer le dioxyde de carbone dans l'atmosphère de la Terre.
• La mission Merlin étudiée avec l'agence spatiale allemande consiste à mesurer la teneur en méthane.
• SWOT : projet de mission franco-américaine d'altimétrie qui prolonge les données fournies par l'altimétrie océanographique (missions Jason) aux eaux continentales.
• Biomass : projet de mesure de la biomasse pour une future mission du programme Living Planet de l'ESA.
• Au niveau de l'instrumentation, le CNES étudie un successeur au sondeur infrarouge IASI développé pour le satellite météorologique européen MetOp.
• La mission C³IEL pour l'étude des nuages convectifs à haute résolution spatiale et temporelle, un projet de mission franco-israélien qui a débuté en 2016 et est actuellement dans sa phase A.

• Satellites de télécommunications[7] :
  • Développement de la plateforme Alphabus
  • Conception d'une charge utile flexible (projet Flip)
• Navigation par satellite
  • Le CNES est l'un des concepteurs du système Cospas-Sarsat, programme international de recherche et sauvetage de véhicules maritimes, aéronautiques ou terrestres en tout point du globe. Initié en 1982, il est composé d'une constellation de satellites survolant en permanence la Terre à l'écoute des signaux émis par les balises de détresse. Les satellites de navigation européens Galileo emportent une charge utile Cospas-Sarsat ce qui va accroître les performances du système : les temps d'alerte seront réduits et la localisation portée à quelques mètres. Le CNES est chargé de valider le service SaR/Galileo et d'assurer sa mise en œuvre opérationnelle pour le compte de l'Agence spatiale européenne.
• Études[7] :
  • Programme MM2G (Multimédia de deuxième génération) : couverture complémentaire par satellite des besoins internet haut débit avec lancement d'un satellite vers 2015.
  • Couverture des besoins de mobiles à très haut débit à usage professionnel. Nécessite le déploiement de satellites non-géostationnaires avec des antennes de grand diamètre (20 mètres).
• Participation au projet ESA d'évolution du système EGNOS

Le rover de la mission MSL de la NASA utilise le laser ChemCam développé avec le CNES pour analyser à distance la composition d'une roche (vue d'artiste)

Les projets scientifiques et technologiques du CNES portent sur l'astronomie, l'étude du système solaire, la physique fondamentale et la mise au point de nouvelles techniques spatiales.

Astronomie :

• Réalisation et mise en œuvre du télescope spatial Corot. Cette mission franco-européenne (participation du CNES de 70 %) est dédiée à l'analyse des mouvements sismiques des étoiles et la recherche d'exoplanètes. Lancée en 2006, la mission a été prolongée jusqu'en 2013.
• Participation à l'observatoire spatial infrarouge de l'ESA Herschel lancé en 2009.
• Participation à l'observatoire spatial submillimétrique de l'ESA Planck lancé en 2009.
• SVOM est un projet franco-chinois à l'étude d'observatoire en rayons X[8].
• Participation aux traitements de données du projet Gaia en tant que contributeur majeur du DPAC.

Exploration du système solaire :

• Picard, lancé en 2010, est un micro-satellite qui étudie le Soleil
• Participation à la mission martienne de la NASA Mars Science Laboratory via les instruments embarqués ChemCam et SAM.
• Participation à la mission conjointe ESA/Japon BepiColombo vers Mercure
• Participation au projet conjoint ESA/Russie ExoMars
• Participation au projet ESA Rosetta
• Satellite Taranis d'étude des phénomènes énergétiques associés aux orages

Physique fondamentale :

• Microscope : satellite destiné à vérifier le principe d'équivalence avec une précision inégalée (lancement en 2016)[9].
• Pharao : horloge atomique expérimentale embarquée à bord de la station spatiale internationale en 2013.

Technologie :

• T2L2 : expérience de synchronisation d'horloge atomique par lien laser et satellitaire embarquée sur le satellite Jason-2 lancé en 2008.
• Participation au projet suédois Prisma d'expérimentation sur les vols de satellites en formation.

• Helios : satellites de reconnaissance optique lancés entre 1995 et 2009.
• Elisa : micro-satellites d'écoute (Elint) lancés en 2011.
• Athéna-Fidus : projet franco-italien de satellites de télécommunications militaires.
• MUSIS : projet européen de satellite de reconnaissance militaire. La France est chargée de développer la composante optique champ étroit.

La loi n°2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales confère au CNES une mission générale de définition de la réglementation technique relative aux opérations spatiales, qu'elles soient menées par lui ou par des opérateurs privés. Il exerce, au nom du ministère chargé des questions spatiales, un contrôle de la bonne application de ces règlementations. Il est chargé, pour le compte de l'État, de l'immatriculation des objets spatiaux au titre de la Convention internationale relative à l'immatriculation des objets lancés dans l'espace extraatmosphérique (en).

Entrée du Centre spatial de Toulouse.

Le Centre spatial de Toulouse s'étend sur une cinquantaine d'hectares dans la zone de Rangueil-Lespinet. Proche du site historique de Montaudran (Aéropostale), il est au centre d'un vaste complexe scientifique et universitaire à vocation aérospatiale où se trouvent notamment des Écoles (université Paul-Sabatier, ISAE (Sup Aéro), ENAC, IAS, INSA.), des Laboratoires (ONERA, LAAS, CESR, OMP (LEGOS, DTP), GRGS, CESBIO…) et des entreprises aérospatiales (Airbus Defense and Space, Thales Alenia Space, Spot Image, CLS-Argos, Intespace…). Ses missions couvrent, à l'exception des lanceurs et de leurs lancements, l'essentiel des tâches techniques et d'assistance aux scientifiques qui sont de la responsabilité du CNES. On distingue dans ses activités :

1. La gestion des projets.
2. Les études de recherche et technologie.
3. Les centres d'opération pour les mises à poste et le contrôle des satellites en orbite.
4. Les moyens informatiques et d'études mathématiques.
5. Les activités de support : administration, logistique et communication.

Il héberge entre autres le Centre d'aide au développement des activités en micro-pesanteur et des opérations spatiales (CADMOS). Le centre de Toulouse regroupe 1 700 personnes en 2019 dont une majorité d'ingénieurs et cadres[16].

Zone de lancement Ariane 5 au centre spatial de Kourou

Le Centre spatial guyanais (CSG), créé en 1964, est la base de lancement d'où décollent tous les lanceurs mis en œuvre par l'Agence spatiale européenne : Ariane, Soyouz et Vega. C'est une mission complexe, où le CNES met à la disposition de l'Agence spatiale européenne et d'Arianespace une base spatiale fiable, sûre, et performante, et garantit au nom de la France la sécurité des biens et des personnes. Le site de Kourou possède une position géographique exceptionnelle, proche de l'équateur, qui autorise des lancements vers l'est (en bénéficiant de la vitesse d'entraînement de la Terre) ou le nord dans des conditions de sécurité maximales : le lanceur ne survole aucune terre avant 4 000 km. Le centre de Kourou regroupe 250 personnes en 2019[16].

La Direction des lanceurs (DLA) est situé dans le 12^e arrondissement à Paris Daumesnil (il était avant 2011 dans la ville nouvelle d'Évry en 1974 et encore auparavant Brétigny-sur-Orge. En 2011, elle déménage dans le nouveau site du 12^e arrondissement à Paris Daumesnil. La DLA assure le développement des lanceurs Ariane et accompagne la phase de production industrielle pour le compte d'Arianespace. Elle est responsable du premier étage du lanceur Vega et est le maître d'œuvre du pas de tir de Soyouz en Guyane. Elle prépare l'avenir en travaillant sur les nouvelles générations de lanceurs et de systèmes de propulsion. La Direction des lanceurs regroupe 285 personnes en 2019[16].

La direction du CNES siège à Paris. Elle emploie 185 personnes en 2019[16].

• Logo du CNES
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  Logo de 1961 à 1976.
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  Logo de 1976 à 1984.
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  Logo de 1984 à 1992.
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  Logo de 1992 à 1994.
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  Logo de 1994 à 2005.
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  Logo de 2005 à 2017.
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  Logo depuis 2017.

Le CNES a depuis son origine développé une politique volontariste d'information de la jeunesse par de nombreux moyens pédagogiques (animations, publications, expositions, activités expérimentales, formations, site web…)[17]. Pour ses actions jeunesse, le CNES travaille en partenariat avec des acteurs de culture scientifique et technique parmi lesquels l'association Planète Sciences, le réseau des CCSTI et des structures locales comme l'Association PARSEC qui diffuse l'information scientifique sur la Côte d'Azur (en 1986, une convention de partenariat[18], a été signée, elle a été renouvelée en 2001[19]). En juin 2005, la direction des lanceurs du CNES lance le Projet Perseus au Salon International de l'Aéronautique et de l'Espace du Bourget. Ce programme, à visée pédagogique, a pour but de mobiliser des étudiants sur des projets spatiaux tels que la création d'un lanceur[20].

L'Observatoire de l'Espace, créé en 2000, est une structure du CNES qui a pour vocation de faire découvrir l'Espace au-delà de ses dimensions scientifiques et techniques, comme un pan de notre culture et de notre quotidien[21]. Il montre la place qu'occupe l'Espace dans notre histoire, nos représentations et notre imaginaire. L'Observatoire de l'Espace réalise des inventaires[22], rassemble des corpus d'archives sur des sujets liés à l'Espace et édite des ouvrages[23], notamment la revue Espace(s), et soutient la création artistique à travers son programme "Création et imaginaire spatial"[24] et le festival Sidération.

Le CNES est inscrit depuis 2017 au registre de transparence des représentants d'intérêts auprès de la Commission européenne, et déclare en 2017 pour cette activité des dépenses annuelles d'un montant compris entre 500 000 et 600 000 euros[25].

Pour l'année 2017, le CNES déclare à la Haute Autorité pour la transparence de la vie publique exercer des activités de lobbying en France pour un montant qui n'excède pas 10 000 euros[26].

• Guy Lebègue, « Du Spatial aux Travaux publics : Les Maquettes virtuelles », avec la collaboration de Eric Lebègue, CSTB et Laurent Lebègue, CNES, Lettre AAAF Cannes, spécial mars 2007, publiée sur archive-host.com, reprise dans La Lettre AAAF n^o 6 de juin 2007, (ISSN 1767-0675).
• Robert Aubinière et André Lebeau, Dialogue avec le 1^er directeur du Cnes : Le Général Aubinière et André Lebeau, L'Harmattan, 2008

• Programme spatial français
• Histoire du Centre national d'études spatiales de 1961 à 1981
• Filiales et participations du Centre national d'études spatiales
• Liste des agences spatiales
• Centre spatial guyanais
• E-Corce
• Robusta-3A Méditerranée
• Loi n°2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales

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