Le quatrième thème du Monde vu par les brevets est l’espace.
L’Office européen des brevets (OEB) et l’Institut européen de politique spatiale (ESPI), avec l’Agence spatiale européenne (ESA), ont publié Propulsion systems for space. Le rapport analyse vingt ans de brevets de propulsion spatiale, de 2003 à 2022 : 4 559 familles déposées auprès de 52 offices, avec des déposants de 43 pays.
Pourquoi choisir la propulsion parmi les technologies spatiales ? Lanceurs, satellites ou services en orbite : pour déplacer quoi que ce soit dans l’espace, et avant même cela pour le placer en orbite, il faut une propulsion. C’est une technologie fondamentale et un excellent indicateur du paysage industriel.
📈 Nombre total de demandes
Les brevets de propulsion spatiale ont progressé de 9 % par an en moyenne sur vingt ans, avec une accélération particulièrement nette depuis 2011.
Les lancements réels ont augmenté en parallèle. D’environ 300 par an, les lancements de satellites ont dépassé 2 800 en 2023. Le marché, d’environ 9,2 milliards d’euros en 2022, pourrait jusqu’à tripler d’ici 2030.
L’augmentation parallèle des lancements et des brevets indique que ce domaine a dépassé l’expérimentation en laboratoire : c’est déjà un marché.
🌏 Tendances nationales des dépôts
Le paysage national ressemble à celui décrit dans notre article sur la PI mondiale en chiffres. La Chine domine d’abord en volume : ses déposants représentent 38 % des brevets cumulés et 65 % pour la seule année 2022.
Mais, pour les familles internationales déposées dans plusieurs pays, les parts sont de 43 % aux États-Unis, 17 % en Allemagne, 11 % en France, 6 % en Chine, 6 % en Corée et 5 % au Japon. L’explosion des dépôts chinois reste donc essentiellement nationale.
Les citations de brevets rendent l’écart encore plus net. Les États-Unis dominent largement parmi les pays dont les technologies sont citées dans les brevets étrangers, suivis de la France, du Japon, de l’Allemagne et du Canada. Les brevets chinois se citent surtout entre déposants nationaux, les citations transfrontalières restant faibles. Première en volume, la Chine n’a donc pas encore déplacé une structure de diffusion de l’influence technologique toujours centrée sur les États-Unis et l’Europe.
Les déposants révèlent aussi les structures industrielles nationales :
⚡ Le paysage par technologie
Trois grandes catégories dominent la propulsion spatiale : chimique, électrique et nucléaire.
La propulsion chimique — liquide, solide ou hybride notamment — a longtemps constitué la solution de référence. Parmi les carburants et comburants représentatifs de la propulsion liquide figurent l’hydrogène liquide (LH2), l’oxygène liquide (LOX) et l’hydrazine (N2H4). La propulsion solide utilise généralement un mélange solide de combustible et de comburant, principalement dans les propulseurs d’appoint ou les moteurs principaux des lanceurs.
Mais le paysage a commencé à changer. Sur la période 2013-2017, la propulsion électrique a dépassé la propulsion chimique en dépôts internationaux. Ses brevets ont progressé de 10 % par an sur vingt ans et, en 2022, 67 % des brevets du domaine provenaient de déposants chinois.
Les progrès des cellules solaires l’expliquent en partie. En vingt-cinq ans, la puissance massique des cellules embarquées sur satellites est passée de 30 W/kg à 100 W/kg, plus d’un triplement qui a considérablement renforcé la viabilité de la propulsion électrique.
Autre point intéressant : si les dépôts de propulsion chimique augmentent presque parallèlement aux lancements, ils restent récemment en retrait par rapport à la croissance du marché. La raison est que SpaceX, premier acteur du secteur avec 43 % des lancements en 2023, dépose très peu de brevets sur ses lanceurs. Elle semble préférer les secrets d’affaires et la rapidité d’exécution à une protection exigeant la publication des droits. Cela rappelle que les données de brevets ne montrent pas toute une industrie.
Troisième concurrente, la propulsion nucléaire attire également l’attention. Malgré de faibles volumes absolus, elle apparaît comme un nouveau terrain d’affrontement dans la course lunaire entre le camp Artemis mené par les États-Unis et celui de la Station internationale de recherche lunaire (ILRS), mené par la Chine.
Longtemps dominés par les États-Unis, les dépôts de propulsion nucléaire chinois les ont dépassés pour la première fois en 2022. Autre fait frappant : malgré son héritage important, la Russie a pratiquement cessé de déposer dans ce domaine depuis 2010.
🛰️ Les orbites sont limitées
Changeons maintenant de perspective. Des mégaconstellations sont en cours de déploiement : Starlink, avec environ 42 000 satellites prévus, et les projets chinois Guowang, environ 13 000, et G60, environ 12 000. Starlink a aussi récemment suscité la controverse en demandant à la Commission fédérale américaine des communications l’autorisation d’un million de satellites.
La densification orbitale augmente exponentiellement les risques de collision. Or le moyen essentiel d’y répondre reste la capacité de manœuvre des satellites, donc leur propulsion. Les brevets récents ne portent ainsi plus seulement sur la manière d’aller plus loin, mais aussi sur la sécurité et la précision des mouvements : maintien à poste, désorbitation et évitement des collisions.
De nouvelles technologies progressent donc aussi : propulsion électrique aérobie (ABEP), destinée aux orbites très basses et utilisant l’atmosphère ambiante sans emporter de propergol, ou propulsion par énergie dirigée, où un laser terrestre ou orbital modifie l’orbite.
🧭 Pour conclure
La propulsion spatiale évoque d’abord Mars et au-delà. Pourtant, les données de brevets situent la compétition réelle bien plus près : dans l’orbite basse autour de la Terre.
Le Traité de l’espace de 1967 interdit à tout pays de revendiquer la souveraineté sur la Lune et les autres corps célestes : la propriété des lointains a donc été interdite très tôt. En revanche, les orbites basses et les fréquences sont coordonnées par l’Union internationale des télécommunications (UIT), selon un principe donnant généralement la priorité au premier demandeur.
La situation actuelle en orbite basse évoque ainsi les grandes explorations ou la conquête de l’Ouest. Ceux qui possèdent capital et technologie plantent les premiers leur drapeau et occupent les positions.
L’orbite est une ressource limitée : altitudes et plans orbitaux utilisables sont définis. Les avantages du premier occupant sont considérables. Les suivants sont repoussés vers des altitudes moins favorables à la latence ou à l’efficacité énergétique, tout en supportant la charge des manœuvres anticollision. Comme la taille d’une constellation améliore sa couverture et son service, les écarts deviennent difficiles à combler.
Prendre les premières positions orbitales ne consiste donc pas seulement à s’installer avant les autres, mais à créer une structure qui renchérit durablement les coûts des suivants.
Les astronomes s’inquiètent aujourd’hui des traînées de satellites alignées sur leurs photographies nocturnes. Pour certains, ces lumières relient les communications ; pour d’autres, elles masquent les observations. Ce n’est que depuis quelques années que nous voyons des choses si différentes dans un même ciel.
La prochaine fois que vous lèverez les yeux la nuit, pensez que là-haut c’est beaucoup plus encombré qu’il n’y paraît. Et aux technologies qui rivalisent actuellement pour occuper ces places.
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