L'avenir spatial européen ne se construit pas seulement avec de grandes missions et des lancements spectaculaires, mais aussi avec une série d'idées audacieuses et non conventionnelles qu'il faut rapidement tester, valider et transformer en technologies utiles. C'est précisément ce que fait la plateforme Open Space Innovation Platform (OSIP) de l'ESA dans le cadre du programme Discovery & Preparation : elle trouve des propositions exceptionnellement bonnes, met en relation la science et l'industrie, et assure une première levée de fonds pour que les idées se transforment en résultats tangibles dans un cycle court. Au premier semestre 2024, l'OSIP a soutenu une mosaïque de 51 activités de recherche et développement, parmi lesquelles se distinguent particulièrement cinq projets qui montrent de manière frappante comment l'Europe prévoit de financer l'avenir de l'espace – des modèles d'IA fondamentaux pour l'observation de la Terre et la navigation autonome pour les rencontres rapprochées d'engins spatiaux, à une immense chambre de laboratoire « Lune-et-Mars », un « crayon » électronique pour dépoussiérer et des magnétomètres quantiques à diamant de nouvelle génération.

Entre janvier et juin 2024, l'OSIP a servi de porte d'entrée à l'écosystème d'innovation de l'ESA pour des équipes relevant des défis très concrets : comment mieux comprendre la planète face au déluge de données satellitaires, comment gérer en toute sécurité les rencontres d'engins spatiaux en orbite, comment tester des plateformes de rovers et des systèmes fragiles dans des conditions similaires à celles de la Lune et de Mars, comment faire face à l'électrostatique abrasive de la poussière de régolithe lunaire, et comment intégrer une mesure très précise des champs magnétiques dans de petites plateformes spatiales économes en énergie. Nous présentons ci-dessous un aperçu détaillé de ces cinq activités impulsées par l'OSIP, les raisons de leur importance, leur potentiel commercial et la manière dont elles s'intègrent dans les programmes spatiaux européens qui marqueront cette décennie.

L'OSIP comme accélérateur d'idées : comment l'Europe raccourcit le chemin de la proposition au prototype

L'Open Space Innovation Platform est conçue comme un « point d'entrée » pour les concepts non conventionnels. Par le biais de canaux ouverts et de campagnes thématiques, des chercheurs du monde universitaire, des start-ups et de l'industrie proposent des solutions qui subissent une évaluation technique rapide. Les idées les plus prometteuses passent dans l'une des trois voies : études de faisabilité (pour vérifier rapidement si « ça tient la route »), recherches cofinancées (sujets de doctorat et de post-doctorat avec un résultat technologique clair) ou développement technologique précoce (sauts de TRL vers la validation dans un environnement pertinent). Le modèle est délibérément un « portefeuille » : le risque est réparti, et les décisions de mise à l'échelle sont prises sur la base de données et de démonstrations – et pas seulement sur de bonnes intentions.

En 2025, cette approche prend encore plus d'importance. La course mondiale à la maintenance autonome en orbite, la densité croissante de satellites en orbite terrestre basse (LEO), les projets de séjours prolongés sur la Lune et de retour d'échantillons de Mars exigent des technologies transformant la fragilité en robustesse : des systèmes plus petits, plus légers et plus économes en énergie, des algorithmes fonctionnant sous les contraintes des processeurs de classe « spatiale », et des installations de test où l'on peut reproduire sur Terre des environnements poussiéreux, froids et à ultra-vide. L'OSIP intercepte ces tentatives très tôt et les oriente vers des missions concrètes.

Modèle d'IA fondamental pour l'observation de la Terre : apprentissage « tout capteur » et pilotage par le langage

Une équipe de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) travaille à la création d'une architecture d'IA fondamentale (foundation) qui ne dépend pas du type de capteur et qui apprend des représentations communes à partir d'images radar (par ex. Sentinel-1) et optiques (par ex. Sentinel-2) sur les mêmes zones. Au lieu de l'approche classique « un capteur – un modèle », l'objectif est qu'un seul réseau reconnaisse des motifs, qu'ils proviennent du SAR, de caméras multispectrales ou d'un futur instrument. Cela permet de combler les différences de résolution spatiale, de spectre et de fréquence temporelle, et les résultats montrent que le modèle peut effectuer efficacement des tâches même en dehors de l'ensemble de données sur lequel il a été entraîné.

L'étape suivante consiste à fusionner la vision et le langage : le modèle devrait « comprendre » les descriptions textuelles et répondre à des questions sur le contenu d'une scène. Cela signifie qu'un utilisateur pourrait taper une requête comme « trouver les zones inondées le long de la Save en avril » ou « montrer les changements dans l'étalement urbain entre 2018 et 2025 » et obtenir une sortie pertinente et vérifiable. Une telle interaction linguistique abaisse considérablement le seuil d'utilisation des données d'Observation de la Terre (EO) en dehors des équipes de spécialistes – de la protection civile et de la gestion de crise à l'agriculture, l'énergie et le journalisme d'investigation.

Pourquoi le « tout capteur » est-il important maintenant ? Parce que les constellations se développent et les missions se complètent : le radar voit à travers les nuages et la nuit ; l'optique apporte un contenu spectral riche ; les instruments hyperspectraux détectent les signatures chimiques ; les altimètres et les lidars fournissent des paramètres géométriques. Une représentation latente unifiée de tous ces « langages » de capteurs réduit le temps d'accès à l'information et les coûts d'exploitation. De plus, les bancs d'essai standardisés en EO favorisent de plus en plus les modèles qui généralisent à travers les géographies et les modalités, ce qui confirme que la direction est la bonne.

Sur le plan opérationnel, les cas d'utilisation à fort impact social se démarquent : évaluation rapide des dommages après les inondations et les incendies, détection des glissements de terrain, surveillance des maladies forestières et du stress agricole, cartographie des îlots de chaleur urbains, suivi de l'érosion côtière et lutte contre les activités illégales (construction illégale, déforestation, extraction de sable). Dans de tels scénarios, la recherche par le langage raccourcit le chemin de la question à la réponse, et l'apprentissage « tout capteur » atténue les lacunes dans les données.

SpaceSite Lab : « Lune et Mars » dans une chambre à vide poussiéreuse et venteuse de grand diamètre

Est-il difficile de reconstituer la Lune et Mars sur Terre ? Assez difficile pour nécessiter une chambre d'environ 30 mètres de diamètre et 7 mètres de haut qui combine vide, températures extrêmes, vent et poussière mobilisée. C'est précisément ce que prévoit le concept de la Dusty-Windy Thermal Vacuum Chamber (DWTVC) dans le cadre du SpaceSite Lab, une co-entreprise de l'Institut Technologique Danois (DTI) et de l'Université d'Aarhus (AU). L'objectif est de créer une installation de test et de recherche à grande échelle où l'on peut tester des plateformes de rovers, des bras robotiques, des bases mobiles et des mécanismes sensibles dans des conditions aussi proches que possible de la réalité – des régions polaires lunaires avec du régolithe chargé électrostatiquement aux atmosphères martiennes chaudes et raréfiées.

Pourquoi une telle chambre est-elle stratégique ? Parce qu'elle fait passer les tests de l'échelle des échantillons de laboratoire à celle des systèmes et scénarios complets. On peut y simuler des « tempêtes de poussière », mesurer la dégradation des surfaces optiques et thermiques, vérifier la fiabilité des connecteurs et des joints, et valider les systèmes d'atténuation de la poussière avant qu'ils ne partent sur un engin spatial. Une composante commerciale hors espace a également été conçue : mesure des émissions d'aérosols des véhicules et des fours, test de grands systèmes de ventilation, et même des expériences agricoles sous des atmosphères spécifiques. Les conceptions conceptuelles sont liées à des cabinets d'architecture de premier plan, et les configurations techniques suivent les besoins des futures missions européennes dans le cadre du programme Terrae Novae et du programme de l'atterrisseur Argonaut.

Une étude de faisabilité complète est en cours, couvrant la technique, l'architecture et l'infrastructure, ainsi que la carte financière et actionnariale. Cela crée les conditions préalables aux décisions sur la construction par phases et les partenariats public-privé. Si l'Europe veut tester sérieusement de grands systèmes lunaires et martiens, un tel environnement « spatial terrestre » accélérera le développement et réduira les risques.

L'IA au service des rencontres rapprochées : navigation relative pour la maintenance en orbite

La maintenance en orbite (In-Orbit Servicing – IOS) passe lentement de la « vision » aux démonstrations. Mais pour qu'un « Chaser » (chasseur) s'approche en toute sécurité d'une « Target » (cible), il faut un système qui gère les incertitudes : la forme de l'objet cible n'est pas entièrement connue, ses propriétés optiques changent, les conditions d'éclairage varient, et tout se passe dans un régime de ressources de processeur limitées et de consommation de carburant strictement contrôlée. Une équipe de recherche de l'Université Polytechnique de Milan (Politecnico di Milano), en partenariat avec l'ESA et l'industrie, développe un algorithme de navigation relative avec l'IA « dans la boucle », conçu de manière robuste précisément pour de telles conditions.

La validation est effectuée à deux niveaux. Premièrement, l'algorithme est exécuté sur un processeur qualifié pour l'espace afin de vérifier son intégrabilité sans changements spectaculaires dans l'architecture de l'engin spatial. Deuxièmement, des tests « caméra dans la boucle » et « processeur dans la boucle » sont menés dans les installations de Thales Alenia Space à Cannes avec des apparences de cibles variables, testant ainsi sa résilience aux surprises dans des conditions opérationnelles réelles. Le potentiel commercial est fort : de l'élimination des débris spatiaux au ravitaillement en carburant et à l'installation de nouveaux modules sur des satellites existants, l'IOS est un segment qui nécessitera dans les années à venir des systèmes GNC fiables et certifiés avec des éléments d'apprentissage.

À long terme, de tels algorithmes pourraient également être transférés à la robotique sur les surfaces de la Lune et de Mars, où il n'y a pas de GPS et où les conditions changent rapidement. Une démonstration réussie sur du matériel de « qualité spatiale » est donc une condition préalable à l'autonomie européenne en matière d'IOS – et un mécanisme de sécurité important pour les orbites encombrées.

Un « crayon » contre la poussière : comment un faisceau d'électrons collimaté élimine le régolithe

La poussière est l'ennemi silencieux des missions habitées et des systèmes robotiques. Des particules fines, abrasives et chargées électrostatiquement pénètrent dans les joints, salissent les optiques, endommagent les surfaces thermiques et réduisent la production d'énergie des panneaux solaires. L'Institut National Roumain pour la Physique des Lasers, du Plasma et du Rayonnement (INFLPR) étudie une technique d'élimination de la poussière à l'aide d'un faisceau d'électrons collimaté et pulsé d'une énergie d'environ 13 keV. L'idée est élégante : les électrons transfèrent directement leur impulsion aux particules de poussière et les éjectent de la surface sans préparation préalable – sans revêtements spéciaux, fils intégrés ou ajustements au substrat – ce qui rend la méthode plus universelle que de nombreuses solutions existantes.

Les limites d'un fonctionnement sûr et efficace sont actuellement testées en laboratoire. Le diamètre du spot (de l'ordre de 10 mm), la durée de l'impulsion (dizaines de microsecondes), la fréquence de répétition et le courant total par impulsion sont soigneusement ajustés pour obtenir une grande efficacité de nettoyage avec un risque minimal d'endommager le substrat. Comme la technique est intrinsèquement adaptée aux conditions de basse pression et de vide, les applications sur la Lune sont évidentes. Mais le potentiel s'étend également à l'industrie sur Terre : nettoyage rapide d'optiques sensibles, maintenance de fermes solaires dans les déserts, entretien de capteurs dans des atmosphères agressives – ce sont tous des marchés qui pourraient en bénéficier une fois le concept transformé en prototypes de production. Les plans incluent un brevet international et une commercialisation via un canal de start-up.

Magnétomètres quantiques à diamant : centres NV pour la mesure vectorielle dans un petit boîtier

La mesure des champs magnétiques dans l'espace est fondamentale pour étudier la structure interne des planètes, surveiller la météo spatiale, protéger l'électronique et la navigation. Les magnétomètres classiques, aussi fiables soient-ils, souffrent souvent de limitations en termes de masse, de consommation d'énergie et de stabilité à long terme, et la mesure vectorielle nécessite souvent plusieurs capteurs et un étalonnage minutieux. Une équipe de l'Université de Hasselt développe un magnétomètre miniaturisé qui repose sur la physique quantique du diamant – sur les centres dits NV (azote-lacune) dont l'état quantique est excité et lu optiquement, avec un contrôle par micro-ondes. Une telle approche offre une large plage dynamique, une robustesse et la possibilité de mesure vectorielle sous une forme compacte.

Le concept a déjà connu l'espace grâce à la mission étudiante OSCAR-QUBE sur la Station Spatiale Internationale, ce qui a ouvert la voie à une « deuxième génération » avec des limitations corrigées et des étapes vers une intégration « sur puce ». L'objectif est un instrument suffisamment petit et économe en énergie pour tenir sur des nanosatellites et dans des architectures de constellation, avec la stabilité et la précision à long terme nécessaires pour les missions scientifiques et opérationnelles. Les perspectives hors de l'espace comprennent les levés géologiques, les dispositifs médicaux et les solutions industrielles qui nécessitent une mesure précise, stable et rapide des champs magnétiques.

De l'idée à l'impact : où les projets s'intègrent-ils dans Terrae Novae et Argonaut

Les activités impulsées par l'OSIP sont très concrètement liées aux futurs plans européens. Le programme Terrae Novae recherche une technologie résiliente pour les régions polaires poussiéreuses de la Lune – sans solution pour l'atténuation de la poussière, tout est remis en question : des assemblages mécaniques à l'énergie et à la communication. En même temps, le programme de l'atterrisseur Argonaut nécessite des composants testés dans un environnement pertinent avant d'être envoyés dans des missions qui portent le poids de tout un continent. Les chambres de test à grande échelle et les « nettoyeurs » de poussière ne sont donc pas un luxe, mais une condition préalable à la fiabilité.

En orbite, cependant, une autre pression monte : les trajectoires LEO et MEO encombrées nécessitent de la maintenance, des inspections et une élimination sûre des débris. La navigation assistée par IA, résistante aux incertitudes et prouvable sur du matériel de « qualité spatiale », se transforme en une sorte de norme que toute mission IOS sérieuse exigera. Sur Terre, les modèles d'IA fondamentaux « tout capteur » deviennent une plateforme de travail commune pour les services publics, les chercheurs et les entreprises qui veulent passer des données EO à des décisions rapides et vérifiables.

Que se passe-t-il après le premier semestre 2024 : le rythme des démonstrations en 2025

Bien que l'accent soit mis ici sur la période janvier-juin 2024, le développement s'est intensifié au cours de 2025. La communauté des chercheurs publie de nouvelles architectures pour les modèles fondamentaux multicapteurs, discute de la normalisation des comparaisons et de l'équilibrage des ensembles de données par géographies et modalités, et accélère le transfert du laboratoire aux flux de travail opérationnels. L'industrie, encouragée par les programmes européens et nationaux, prépare des vols de démonstration pour l'IOS, et les équipes universitaires et industrielles poursuivent leurs recherches de solutions plus durables pour l'atténuation de la poussière. Le dénominateur commun est le même : plus rapidement et plus responsablement de l'idée à l'impact.

Guide rapide : sites officiels et liens utiles

• OSIP & Discovery – comment postuler, quels canaux existent et quelles campagnes sont menées : OSIP – ESA.


• SpaceSite Lab (DWTVC) – résumé des objectifs, de la portée et de l'état de l'étude : SpaceSite Lab.


• IA pour la navigation relative – description de la recherche et plan de test sur un processeur de « qualité spatiale » et des boucles optiques-robotiques : Navigation Relative Autonome Assistée par l'IA.


• Faisceau d'électrons pour l'élimination de la poussière – le concept du « crayon » et les paramètres clés de l'impulsion : Atténuation de la poussière par faisceau d'électrons.


• OSCAR-QUBE & magnétomètre NV – le capteur quantique à diamant dans l'espace et le chemin vers la miniaturisation : OSCAR-QUBE.