title: Satellite artificiel

text: Lorsque les instruments et les équipements ne fonctionnent pas des résistances chauffantes permettent de maintenir la température dans les plages prévues. Il peut être nécessaire de maintenir certains instruments à une température très basse : par exemple les bolomètres embarqués sur le télescope spatial Planck doivent être maintenus à une température de .


title: Satellite artificiel

text: Le système de télécommande et de télémesure prend en charge le dialogue avec le sol. Les fonctions de télécommande (sol ⇒ satellite) reçoivent et décodent les instructions ou données envoyées par le centre de contrôle et en assure la distribution aux autres sous-systèmes. Les fonctions de télémesures (satellite ⇒ sol) recueillent les données du satellite portant sur le fonctionnement du satellite, les données issues des instruments et après compression les transmettent au centre de contrôle lorsque les stations sont en visibilité.


title: Satellite artificiel

text: Le système de contrôle du vol maintient la trajectoire et l'orientation du satellite. Ce système repose sur un logiciel qui utilise les données fournies par différents types de capteurs pour déterminer les écarts et effectue des corrections à l'aide d'actuateurs (orientation) et des moteurs généralement chimiques (trajectoire). Parmi les autres fonctions prises en charge par la gestion du bord :


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text: Une partie de ces fonctions peut être réalisée soit depuis les stations au sol soit confiée aux automatismes du satellite.


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text: Les données recueillies par les instruments sont stockées dans des mémoires de masse en attendant leur transfert vers les stations lors du survol d'une antenne de réception. Les communications internes du satellite sont réalisées via un bus. Le flux de données transmis doit être préservé des erreurs qui peuvent être provoquées par les particules chargées qui bombardent le satellite.


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text: Compte tenu de la diversité des rôles assurés par la propulsion, il existe souvent deux types de moteurs fusées sur un satellite : l'un, plus puissant, prend en charge les manœuvres les plus importantes, l'autre plus précis mais de poussée plus faible intervient pour les corrections fines. Par ailleurs les satellites de télécommunications comportent généralement un moteur d'apogée dont le seul rôle est de fournir une vitesse de pour circulariser l'orbite à d'altitude lors de la mise à poste.


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text: La masse du système de propulsion (ergols, propulseurs, réservoirs…) varie beaucoup selon le type de satellite. Dans un satellite géostationnaire de télécommunications d'une durée de vie de 15 ans, le poids des ergols (sans le système propulsif lui-même) peut représenter plus de 50 % de la masse du satellite tandis que sur un satellite d'observation comme "" ces mêmes ergols représentent environ 7 % de la masse.


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text: Les poussées nécessaires varient de quelques millinewtons (actions de correction) à quelques centaines de newtons (Pour mémoire, 1 N permet de communiquer une accélération à une masse de ) si le transfert sur l'orbite définitive est pris en charge par le satellite. Quatre types de propulsion existent, caractérisés par des impulsions spécifiques (l'impulsion spécifique mesure l'efficacité d'un moteur-fusée : il fournit en secondes la durée durant laquelle un kilogramme de propergol produit une poussée de un kilogramme-force) et des poussées sensiblement différentes. Toutes ces technologies reposent sur l'éjection de matière à grande vitesse :


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text: Les instruments du satellite, pour pouvoir fonctionner correctement, doivent être en permanence pointés avec une bonne précision : les satellites de télécommunications doivent diriger leur antenne émettrice vers une portion du sol terrestre bien précise tandis que les appareils de prise de vues des satellites d'observation doivent cadrer les zones à photographier figurant dans leurs instructions : pour les instruments d'un satellite d'observation de la série Spot qui doivent être pointés avec une précision inférieure à et compte tenu de son altitude, comprise entre 500 et , l'erreur d'orientation du satellite doit être inférieure à 0,1°. De plus, pour éviter de déformer l'image obtenue, il faut que la vitesse angulaire du satellite soit inférieure à .


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text: Or le satellite est soumis à des couples qui modifient son orientation : phénomènes naturels (pression de la radiation solaire, pression aérodynamique, couples créés par le champ magnétique ou le champ de gravité terrestre, etc.) ou résultant de déplacements de mécanismes du satellite (pointage d'instrument). Pour contrer les changements d'orientation (ou attitude) il existe plusieurs méthodes :


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text: Ces manœuvres sont déclenchées lorsque des modifications d'orientation supérieures à des valeurs fixées par le centre de contrôle sont détectées. L'orientation du satellite est déterminée en sommant tous les déplacements angulaires mesurés par des gyromètres placés sur les trois axes depuis que la dernière orientation correcte a été relevée. Les gyromètres et les accéléromètres accumulent à la longue des erreurs (dérive) et il faut recalculer (selon le cas toutes les quelques centaines de secondes, une fois par orbite) la position et l'orientation du satellite. Ce calcul est effectué en utilisant les données fournies par des capteurs qui utilisent comme repère, selon le satellite, le centre la Terre, le Soleil ou les étoiles les plus brillantes.


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text: Le satellite est réalisé à la demande d'un client. Comme souvent dans un projet d'envergure, celui-ci délègue à un maître d'ouvrage spécialisé ses tâches dans les phases de conception, réalisation et qualification du satellite. La réalisation est prise en charge par un maître d'œuvre qui doit coordonner les travaux des industriels et des laboratoires participants ; leur nombre peut être particulièrement important quand il s'agit d'un satellite scientifique développé en coopération par plusieurs pays (60 industriels de 14 pays pour le satellite d'observation de la Terre ERS1).


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text: Le développement d'un satellite, en particulier lorsque sa mission est scientifique, peut-être un projet de longue haleine. Ainsi le début de la conception des deux sondes européennes BepiColombo, qui doivent être mises en orbite autour de Mercure en 2020, remonte à 2004 avec un lancement programmé en 2014. Il y a néanmoins une tendance au raccourcissement des phases de développement en particulier pour les satellites commerciaux qui font appel à des composants standards.


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text: La définition de la mission est la première étape de la conception d'un satellite. Les exigences de la mission sont définies par le client : caractéristiques de la charge utile, durée de vie, disponibilité/fiabilité, débit des liaisons avec le sol ou encore compatibilité avec des systèmes existants. Les contraintes, dans lesquelles le projet doit s'inscrire, sont également précisées : coût, délais de réalisation, capacités du lanceur s'il est choisi par avance (masse admissible, encombrement, niveau de prestation en orbite), etc.


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text: La phase de spécifications comprend plusieurs étapes codifiées dans la norme européenne ECSS de conception des engins spatiaux : l'étude de faisabilité qui explore les concepts et affine le besoin, la définition préliminaire qui fige l'architecture et enfin la définition détaillée qui précise la méthode de qualification et produit les spécifications détaillées permettant de lancer la fabrication du modèle de vol. Les spécifications doivent non seulement porter sur les caractéristiques du satellite mais également sur celles des équipements au sol nécessaires pour assurer le suivi du satellite en poste et recueillir les données ainsi que sur les caractéristiques du lanceur si celui-ci n'est pas imposé. Le coût des installations au sol est loin d'être négligeable : dans le domaine des satellites de télécommunications les coûts en 1997 se répartissaient ainsi : satellites (26 %), lancement (21 %), installations au sol (15 %) et services (38 %) (location de canaux et transfert de données).


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text: Dans le cas d'un satellite scientifique, ces étapes sont souvent précédées d'une sélection qui vise à choisir parmi plusieurs propositions, le ou les projets répondant le mieux aux critères et contraintes définis par un comité de sélection : contribution scientifique, coût, faisabilité, risque En termes de planning, la contrainte la plus forte émane généralement de la conception de la charge utile, en particulier pour les satellites scientifiques. La démarche est par contre simplifiée lorsque le satellite fait partie d'une série (par exemple Spot).


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text: Un nombre variable de modèles plus ou moins proches du modèle final est fabriqué préalablement au satellite opérationnel (modèle de vol MV) pour valider les spécifications : modèle structurel et thermique (MSTH), modèle d'ingénierie et de qualification (MIQ)… Le modèle intermédiaire s'il est une copie conforme du modèle de vol, peut servir de modèle de remplacement (MR) en cas de défaillance du satellite ou être lancé pour assurer la poursuite de la mission en fin de vie du modèle de vol. Du fait de la réalisation de modèles intermédiaires, les phases de spécifications et de réalisation se superposent en partie.


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text: Souvent, charge utile et plate-forme sont réalisées en deux endroits différents. Un satellite comporte donc une activité technique essentielle : la réunion des deux modules (le "" en anglais), au sein d'un ensemble d'opérations d'assemblage, intégration et tests (AIT).


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text: La construction d'un satellite, chez un industriel spécialiste de cette discipline, nécessite des moyens très complexes, coûteux et, souvent, spectaculaires : salles blanches de grandes dimensions, moyens de levage appropriés respectant les conditions de propreté, baies de contrôle électroniques permettant d'alimenter le satellite et de simuler des moyens impossibles à mettre en œuvre (simulation du soleil, des perturbations d'attitude du satellite, des champs radioélectriques, etc.).


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text: Les tests sont d'autant plus poussés que la maintenance en orbite n'est pas envisageable, à la fois pour des raisons financières et techniques. Par ailleurs un satellite de remplacement coute très cher et son lancement n'est pas immédiat. Les tests sont effectués sur des modèles intermédiaires et éventuellement le modèle de vol à différents niveaux : composant (par exemple télescope), sous-système (par exemple système de contrôle d'orbite et d'attitude) et satellite.


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text: Toute une gamme de lanceurs commerciaux est disponible sur le marché avec des capacités de lancement variées et des fiabilités plus ou moins importantes. Un satellite devant pouvoir s'adapter à divers lanceurs, compétitivité commerciale oblige, des interfaces standards satellite/lanceur ont été définis. Ainsi, les satellites de télécommunications, représentant le plus gros du marché, sont généralement compatibles avec l'Ariane européenne, la Delta américaine, les Proton et Soyouz russes, la Longue marche chinoise, la Zénith ukrainienne.


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text: La guerre des prix existe aussi entre les opérateurs de lancement, conduisant à des différences parfois appréciables. Par exemple, pour les lancements de satellite(s) vers l'orbite de transfert géostationnaire, ces prix peuvent aller de 13 à de satellite.


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text: Lorsque la qualification du satellite est achevée chez le constructeur, le satellite est convoyé jusqu'au site de lancement pour son installation sur le lanceur. Le transfert a lieu au moins un mois avant la date de lancement prévue pour que toutes les tâches de préparation puissent être réalisées :


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text: La latitude de la base de lancement a une incidence importante sur l'orbite qui peut être atteinte par un satellite :


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text: Pour ces deux raisons les bases de lancement situées près de l'équateur sont avantagées : elles ont un quasi-monopole des lancements de satellites géostationnaires et fournissent un surcroît de puissance aux fusées par rapport à un lancement depuis des bases spatiales situées à des latitudes plus septentrionales (à l'origine de la décision de lancer de fusées Soyouz depuis la base spatiale de Kourou).


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text: L'heure de lancement est donc un facteur souvent important. Pour certains satellites héliosynchrones, la fenêtre de lancement est réduite à quelques minutes par jour. D'autres critères peuvent être pris en compte en particulier la position du soleil lorsque le satellite entame son orbite : celle-ci a une incidence sur les capteurs pilotant le contrôle de l'orientation et sur l'éclairement des panneaux solaires.


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text: Lorsqu’un satellite doit être mis en orbite autour d'une autre planète, il est nécessaire de prendre en compte les positions relatives de la Terre et de la planète visée : pour des raisons de coût, ces satellites sont généralement conçus pour emporter une quantité de carburant correspondant aux configurations les plus favorables. Celles-ci peuvent n'apparaître qu'à des intervalles de temps éloignées (créneau d'environ huit mois tous les deux ans pour Mars). Le calendrier de réalisation du satellite tient évidemment compte de la fenêtre de tir mais à la suite de retard dans le développement ou de problèmes avec le lanceur, il est arrivé que, la fenêtre de tir ayant été manquée, le lancement soit reporté de plusieurs mois sinon de plusieurs années.


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text: Selon le type d'orbite le lanceur place le satellite immédiatement sur son orbite définitive (satellites en orbite basse) ou sur une orbite d'attente ou de transfert (satellite géostationnaire…). Le lanceur après avoir décollé prend un azimut de manière que le vecteur vitesse se rapproche le plus possible du plan d'orbite cible à l'extinction des moteurs du lanceur. La coiffe est larguée dès que la pression aérodynamique peut être supportée par la charge utile (entre 100 et d'altitude). Lorsque le moteur du lanceur s'éteint le satellite entame sa première orbite : c'est le point d'injection. Si par suite d'une défaillance partielle du lanceur, la vitesse de satellisation n'est pas atteinte, le satellite effectue un vol balistique et retombe vers le sol. Si la composante verticale de sa vitesse par rapport au sol est nulle au point d'injection ce dernier se confond avec le périgée de l'orbite sinon le périgée se trouve à une altitude inférieure. Il subsiste toujours de petits écarts par rapport à l'orbite visée (les dispersions) qui sont corrigées au cours de la mise à poste définitive.


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text: Avant le largage le lanceur modifie son orientation conformément au besoin du satellite. Le lanceur imprime une vitesse de rotation plus ou moins importante au satellite pour lui donner une certaine stabilité. Le satellite se sépare alors du lanceur. Le lanceur peut répéter cette opération plusieurs fois s'il s'agit d'un lancement multiple. Le satellite libéré met en service ses panneaux solaires en les déployant si nécessaire (manœuvre parfois source de défaillances). Il utilise ses senseurs pour définir son orientation dans l'espace et corrige celle-ci à l'aide de ses moteurs d'attitude de manière à pointer ses panneaux solaires et ses instruments dans la bonne direction.


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text: Une fois que le satellite a entamé son vol orbital, différentes manœuvres peuvent être nécessaires pour mettre le satellite sur son orbite définitive. Ce sont principalement :


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text: Les modifications de la forme de l'orbite sont effectuées dans la mesure du possible lorsque le satellite se trouve à son apogée : c'est le point de l'orbite où la vitesse est la plus faible et où donc les modifications à apporter à cette vitesse sont les plus réduites et consomment le moins d'ergols. Dans le cas d'une orbite géostationnaire, le satellite est injecté par les lanceurs modernes sur une orbite fortement elliptique dont l'apogée se situe à l'altitude visée de () : lorsque le satellite atteint son apogée, il a une vitesse d'environ . L'orbite est alors circularisée en imprimant une vitesse de dans une direction tangente à l'orbite cible grâce au moteur d'apogée du satellite. Lorsque le satellite doit être positionné sur une orbite basse, le lanceur injecte généralement le satellite directement sur l'orbite cible et celui-ci n'a besoin d'effectuer avec ses moteurs que des réglages fins.


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text: Pour une mise en orbite géostationnaire, les opérations de mise à poste sont longues et complexes. Elles sont effectuées par un centre de contrôle spécialisé disposant d'informations sur le satellite, dès la séparation de son lanceur, quelle que soit sa position autour de la Terre, provenant d'un réseau de poursuite comportant de grandes antennes réparties sur divers continents, et de logiciels spécialisés pour ces manœuvres.


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text: Les centres capables de faire ces manœuvres sont peu nombreux. Ils appartiennent généralement à des agences spatiales, dont, pour l'Europe : l'ESA, depuis son Centre européen d'opérations spatiales (ESOC) à Darmstadt ; et le CNES (dont le centre de contrôle est au Centre spatial de Toulouse (CST) ; mais également à quelques grands opérateurs des satellites de télécommunications, dont Eutelsat. Quelques industriels fabricant des satellites de télécommunications — c'est le cas, en particulier de Thales Alenia Space qui possède un tel centre à Cannes — ont leur propre centre et s'occupent de cette mise à poste pour le compte de leurs clients jusqu'à la prise en charge du satellite par celui-ci et sa propre station de contrôle du satellite opérationnel.


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text: Le fonctionnement des satellites est en grande partie automatisé mais certaines tâches de maintenance ou liées à la mission doivent être assurées par des moyens situés au sol (segment sol). Les principales tâches assurées depuis le sol sont :


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text: Les moyens au sol comprennent le centre de contrôle, le réseau de stations terrestre et pour certaines missions (Spot, Météo…) des centres de collecte et de traitement des données collectées par la charge utile du satellite. Le centre de contrôle assure généralement la surveillance et le contrôle de plusieurs satellites : le centre de contrôle de l'Agence spatiale européenne situé à Darmstadt (Allemagne) est ainsi chargé de tous les satellites et sondes spatiales en activité lancés par l'Agence (environ 20 en 2006). Le centre de contrôle utilise, pour communiquer avec les satellites, un réseau d'antennes paraboliques de grande dimension : l'ESA a ainsi son propre réseau de stations terrestres, l'ESTRACK (""), réparti sur une dizaine de sites assurant une bonne couverture pour les orbites les plus fréquentes et complété pour certaines missions par des antennes relevant d'autres organisations. Ces stations permettent de recevoir les paramètres de fonctionnement, d'envoyer des données et des instructions, de recevoir les données transmises par la charge utile (photos des satellites d'observation, mesures des satellites scientifiques) et de contrôler avec précision la trajectoire.


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text: Les opérateurs de satellites de télécommunications possèdent leurs propres centres de contrôle pour le suivi de leur(s) satellite(s). Ces centres sont parfois construits par le constructeur du satellite dans le cadre de livraisons « clés en main ».


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text: Le satellite mesure de manière automatique de nombreux paramètres (tension électrique, température, pression dans les réservoirs…) permettant au contrôle au sol de s'assurer de son bon fonctionnement. Si la valeur d'une de ces télémesures (mesure à distance) sort des fourchettes définies par avance, le contrôleur est alerté. Après analyse de l'impact et étude des solutions, il envoie, si c'est nécessaire et techniquement possible, des instructions pour ramener le fonctionnement du composant défaillant à la normale ou pallier son dysfonctionnement : à cet effet de nombreux équipements à bord des satellites sont doublés ou triplés pour compenser l'impossibilité d'intervenir sur place pour réparer. Certaines pannes sont néanmoins imparables (blocage des mécanismes de déploiement des panneaux, problème sur le moteur d'apogée…). Les organisations qui mettent en œuvre des satellites devant absolument assurer un service continu — satellites de télécommunication, satellites d'observation avec des contraintes commerciales (Spot, Ikonos), satellites militaires (GPS), satellites météo… — disposent généralement d'au moins un satellite de secours déjà en orbite qui est activé et positionné en cas de défaillance de l'engin opérationnel.


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text: Pour remplir sa mission, le satellite doit suivre une orbite et maintenir son orientation en limitant les écarts à des valeurs inférieures à celles définies pour la mission. Le maintien à poste du satellite, souvent piloté depuis le centre de contrôle, consiste à contrôler et corriger les écarts lorsque ceux-ci deviennent trop importants.


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text: Le satellite subit constamment des perturbations qui modifient son orbite en l'éloignant de l'orbite de référence. Dans le cas d'un satellite en orbite géostationnaire, sa latitude normalement nulle est modifiée sous l'influence de la Lune et du Soleil (perturbation nord-sud). Les irrégularités du champ de gravité terrestre induisent un retard ou une avance sur la trajectoire nominale (perturbation est-ouest). Une déformation similaire de l'orbite est due à la pression de la radiation solaire. Les écarts par rapport à l'orbite de référence sont acceptés tant qu'ils sont inférieurs à un dixième de degré en longitude et en latitude. Si l'écart est supérieur, la trajectoire doit être corrigée en utilisant la propulsion du satellite.


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text: Le centre de contrôle du satellite effectue ces corrections après avoir mesuré les écarts avec précision grâce aux stations terrestres et déduit les corrections à apporter. L'opérateur envoie alors vers le satellite des instructions par la liaison montante de télécommunications (liaison de télécommande) : celles-ci déclenchent les moteurs pour une durée et une poussée soigneusement calculée à des endroits précis de l'orbite pour optimiser la consommation du carburant. Sur un satellite géostationnaire les plus grosses corrections concernent la dérive nord-sud : il faut fournir une vitesse cumulée de 40 à par an pour corriger cette déviation (à comparer à l'impulsion spécifique de nécessaire pour le transfert en orbite géostationnaire).


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text: L'orientation du satellite doit être également maintenue avec une grande précision durant toute la durée de vie du satellite pour que ses instruments fonctionnent correctement. En particulier les satellites d'observation doivent assurer le pointage de leur optique avec une précision d'environ 0,1° en limitant les mouvements de rotation supérieurs à 0,005°/s (qui peuvent être induits par le mouvement de pièces mécaniques) sous peine d'obtenir des images floues ou déformées. Le calculateur embarqué du satellite utilise ses senseurs pour déterminer périodiquement l'orientation du satellite. Les gyromètres mesurent les vitesses angulaires autour de chaque axe. Lorsque les seuils de tolérance sont dépassés, le calculateur utilise alors le système de propulsion du satellite ou effectue ces corrections en agissant sur des volants d'inertie.


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text: Le satellite dispose d'une certaine autonomie dans l'accomplissement de sa mission. Mais certains des paramètres et le déclenchement des opérations sont fournis ou confirmés par le contrôle au sol : ainsi dans le cas d'un satellite d'observation à vocation commerciale, le programme de prises de vue, qui entraîne des séquences précises de déclenchement et d'orientation de l'optique, est défini au cours de la mission en fonction des besoins exprimés par les clients finaux. Les séquences d'instruction correspondantes sont transmises au satellite périodiquement lorsque celui-ci est en visibilité d'une des stations terrestres.


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text: La charge utile des satellites recueille des données qui doivent être transmises au sol à des centres de traitement dédiés capables de les exploiter (cela ne concerne pas les satellites de télécommunications et de positionnement dont la mission se limite à assurer un rôle de relais ou à transmettre des données vers des terminaux banalisés). Les données sont destinées au client qui peut être, selon le type de mission, la société ou l'organisme qui a commandé le satellite (par exemple Spot Image ou l'ESA) ou le client final (par exemple la société ou l'organisme qui achète les images de Spot Image). Si ce dernier reçoit ces données via son propre réseau d'antennes il doit disposer d'un décodeur lui permettant d'utiliser les informations transmises par le satellite. Les données ne peuvent être transmises que lorsque les stations terrestres sont en visibilité ce qui nécessite des capacités de stockage importantes à bord du satellite. L'architecture des installations de collecte et de traitement des données peut être complexe lorsque celles-ci proviennent de plusieurs réseaux nationaux de satellites comme c'est le cas pour les données météorologiques.


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text: La fin de vie opérationnelle d'un satellite se produit généralement quand la source d'énergie des propulseurs (ergols) est épuisée et que l'engin ne peut plus maintenir son orientation et son orbite dans des fourchettes de valeur compatibles avec sa mission. Pour certains satellites scientifiques (télescopes infrarouges) la fin de vie peut être provoquée par l'épuisement des liquides utilisés pour refroidir les instruments d'observation. Pour les satellites soumis à des périodes d'obscurité relativement longues l'arrêt peut être provoqué par la défaillance des batteries épuisées par les cycles de charge/décharge.


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text: Il arrive encore fréquemment que le satellite cesse de fonctionner à la suite de la défaillance d'un composant. Les collisions avec des débris produits par l'activité aérospatiale (autres satellites, restes de fusée) ou avec des astéroïdes sont également une source d'arrêt prématuré. Enfin les éruptions solaires peuvent endommager les satellites.


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text: Les régions dans lesquelles évoluent les satellites sont aujourd'hui relativement encombrées par l'accumulation de satellites hors d'usage et de débris spatiaux. Le problème est devenu suffisamment préoccupant pour que des règles de bonne conduite émergent progressivement en ce qui concerne les satellites en fin de vie. L'IADC (Comité inter agences de coordination des débris spatiaux en anglais "Inter-Agency Space Debris Coordination Committee"), qui réunit les principales agences spatiales, a ainsi proposé en 2002 des règles concernant les deux zones les plus encombrées de l'espace :


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text: Ces mesures ont, si elles sont appliquées, une incidence non négligeable sur le coût des satellites puisque le carburant consacré au changement d'orbite en fin de vie peut représenter plus de 10 % de la masse du satellite dans le cas le plus défavorable.


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text: Depuis le début de l'ère spatiale, plus de artificiels ont été placés en orbite (courant 2021). L'activité commerciale a connu un pic d'activité à la fin des années 1990, lié à la bulle Internet, qui a poussé à la mise en place de constellations de satellites de télécommunications en orbite basse (Iridium…) et le lancement de 33 satellites en orbite géostationnaires (2000) avant de reprendre au cours des années suivantes grâce aux demandes de renouvellement et à un marché de télévision par satellite en pleine croissance sur tous les continents. La décennie 2010 est caractérisée par l'expansion très rapide du programme spatial chinois et la multiplication des nano-satellites. La décennie 2020 est marquée par le déploiement des mégaconstellations de satellites en orbite basse, qui multiplient par dix le nombre de satellites placés en orbite en 2020 par rapport au début des années 2000.


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text: Au cours de la seule année 2020, caractérisée par le début du déploiement des méga-constellations, ont été placés en orbite (soit plus de 10 % du cumul des six décennies précédentes) dont 938 faisaient partie des constellations Starlink et OneWeb. Ces constellations marquent une évolution notable, l'année 2008 ayant vu une centaine de satellites lancés, dont 42 au titre d'activités commerciales (essentiellement télécommunications) : 66 satellites pesaient plus de et 10 moins de . Les satellites commerciaux comportaient géostationnaires et destinés à l'orbite basse.


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text: Le segment des mini et microsatellites destinés à l'orbite basse connaît un certain développement au détriment du segment supérieur grâce à la miniaturisation des composants. Les nanosatellites ont connu un engouement en 2006 (24 satellites de cette classe) qui est retombé aujourd'hui. Le nombre de satellites commerciaux géostationnaires lancés est relativement stable mais leur capacité est en constante progression. Ils se répartissent entre quatre classes : plus de (5 satellites lancés en 2007), entre 4,2 et (sept satellites), de 2,5 à (cinq satellites), moins de (deux satellites). Les autorités américaines ne prévoyaient pas en 2007 d'évolution significative du nombre de satellites commerciaux pour la décennie à venir.


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text: Les satellites ont été mis en orbite, en 2020, par 114 lancements (8 échecs) dont 44 américains, 39 chinois, 17 russes, 5 européens, 4 japonais et 2 indiens. Près de de lanceurs ont été utilisés dont douze chinois. Les capacités de ces lanceurs sont très variables (de une tonne à plus de en orbite basse) ; ils sont spécialisés : certains sont optimisés pour l'orbite basse comme Soyouz d'autres pour l'orbite géostationnaire comme Ariane 5. Les lanceurs ont encore aujourd'hui des problèmes de fiabilité : deux échecs en 2008, quatre échecs respectivement en 2007 et 2006 et 8 échecs en 2020.


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text: Le coût d'un satellite est élevé : il fallait compter de 100 à 400 millions de dollars en 2008 pour un satellite géostationnaire. À la fin des années 1990, le coût unitaire de chaque satellite des constellations de télécommunications déployées en orbite basse s'échelonnait entre environ (Iridium 66 satellites de ) et (Orbcomm 28 satellites de ). Un satellite d'observation de la Terre lourd comme Geoeye de a coûté alors que les cinq mini satellites Rapideye de réalisant ensemble la même prestation ont coûté environ pièce. Les satellites militaires (/pièce pour satellite français d'observation Helios) et scientifiques ( pour le futur télescope spatial James Webb) peuvent être encore plus coûteux. À ce prix, il faut ajouter le coût du lancement qui se situe entre pour l'orbite basse et pour l'orbite géostationnaire ainsi que celui des installations et du support au sol.


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text: L'activité commerciale de l'espace (générée pour l'essentiel par les satellites de télécommunications) représentait en 2008 114 milliards de dollars tandis que l'espace institutionnel, pris en charge par le budget public, est estimé la même année à . En 2007, le budget des États-Unis consacré à l'espace (satellites non commerciaux militaires et civils + lanceurs + vols habités + sondes spatiales) représentait (0,39 % PIB) soit 75 % des dépenses mondiales.


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text: En dehors des États-Unis peu d'États disposent à la fois des moyens technologiques et de la volonté politique nécessaires pour mener une activité spatiale significative. Les budgets consacrés à l'espace sont dans l'ordre décroissant ceux de la France (, 0,14 % PIB), du Japon (, 0,05 %), de la Chine (, 0,06 %), de la Russie (, 0,11 %), de l'Inde (, 0,09 %), de l'Allemagne (, 0,05 %), Italie (, 0,06 %). Les principales agences spatiales sont dans l'ordre décroissant des budgets le DOD (Department of Defense chargé des satellites militaires américains) , la NASA , le National Reconnaissance Office (NRO) organisation américaine chargée des satellites de reconnaissance et d'écoute , l'Agence spatiale européenne (ESA) , la NGA (National Geospatial-Intelligence Agency chargé de la collecte de l'imagerie par satellite pour le compte de la défense américaine) , l'agence spatiale française (CNES) environ , l'agence japonaise (JAXA), l'agence russe Roskosmos et l'agence américaine de météorologie (NOAA).


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text: L'espace militaire est dominé par les États-Unis qui y consacrent et qui est la seule nation à disposer d'un dispositif complet et permanent (télécommunications militaires, alerte avancée, reconnaissance, écoute électronique, surveillance océanique, système de positionnement par satellites). La Russie tente de fiabiliser son système de positionnement par satellites GLONASS et maintient une flotte de satellites de reconnaissance et d'écoute assurant une couverture réduite par rapport à l'époque de la guerre froide. La Chine occupe la troisième place : elle met en place un système de positionnement par satellites national, dispose de satellites de reconnaissance et a prouvé sa capacité militaire spatiale en détruisant un de ses satellites en 2007. Il n'existe pas de politique spatiale militaire européenne. Quatre pays européens ont investi de manière significative dans l'espace militaire en premier lieu la France qui dispose depuis plusieurs années de satellites de reconnaissance optique (Hélios) et de télécommunications militaires (Syracuse). Pour l'écoute électronique et l'alerte avancée seuls des démonstrateurs ont été lancés jusqu'à présent. Le Royaume-Uni a concentré ses efforts sur les télécommunications militaires tandis que l'Italie et l'Allemagne disposent de satellites de reconnaissance radar.


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text: L'activité spatiale représentait un volume d'activité de en 2007. Une grande partie de cette somme est dépensée au sein des agences spatiales ou correspond à des marchés captifs d'organismes gouvernementaux (secteur spatial militaire aux États-Unis). Le marché des satellites et des prestations associées soumis à la concurrence représentait en 2007 environ qui se ventilait en 34 % pour le domaine des satellites commerciaux, 27 % pour civil européen, 9 % pour les satellites militaires européens, 25 % pour les satellites civils hors Europe et 4 % pour les satellites militaires hors Europe. La ventilation du chiffres d'affaires par application donne : 45 % pour les télécommunications, 16 % pour l'observation de la Terre, 5 % pour la navigation et la localisation, 10 % pour les sciences et techniques, 8 % pour les infrastructures et transport et 16 % pour d'autres applications.


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text: Ce marché étroit, nécessitant des compétences pointues et des moyens d'essais lourds, était dominé en 2006 par 5 acteurs majeurs dont trois entreprises américaines et deux entreprises européennes : Lockheed Martin ( sur ce secteur), Northrop Grumman (), Boeing (), Thales Alenia Space () et EADS Astrium Satellites (). Les perspectives d'évolution du chiffre d'affaires sont stables pour les applications commerciales et en forte croissance pour les applications financées par les agences spatiales (observation de la Terre, scientifique…) et la défense.


title: Satellite artificiel

text: Les coûts de fabrication et de lancement d'un satellite sont un frein majeur au développement de leur utilisation. Sa construction reste du domaine de l'artisanat compte tenu du faible nombre produit chaque année et de la grande diversité des engins. D'ailleurs les instruments embarqués sont encore souvent réalisés par des universités ou des laboratoires de recherche. Le coût de lancement (de le kilogramme) reste prohibitif : aucune solution technique n'a jusqu'à présent permis d'abaisser ce coût. La navette spatiale a démontré que les économies procurées par un lanceur réutilisable restaient théoriques. Deux constructeurs américains, SpaceX et Orbital Science, en partie subventionnés, se sont lancés dans la réalisation de nouveaux lanceurs avec comme objectif de faire baisser sensiblement le prix du kilogramme placé sur orbite. D'autres solutions sont mises en œuvre pour réduire la masse du satellite : miniaturisation des composants et développement de la propulsion électrique, évoqué plus haut, nettement moins gourmande en ergols.


title: Satellite artificiel

text: Le changement climatique induit par l'activité de l'homme est devenu officiellement une préoccupation majeure depuis le protocole de Kyoto (1997). L'ampleur du phénomène est mal maîtrisée car il nécessite de modéliser les interactions très complexes entre les océans, les continents et l’atmosphère. Les satellites d'observation jouent un rôle clé dans la collecte des données utilisées par ces travaux de modélisation ainsi que pour la recherche des indices de changement. Le projet GEOSS (Système mondial des systèmes d'observation de la Terre), entré dans une phase active en 2005, vise à coordonner à l'échelle mondiale le recueil des données fournies par les moyens satellitaires et terrestres et leur mise à disposition.


title: Satellite artificiel

text: La modélisation et l'étude d'impact du changement climatique font partie des objectifs majeurs du programme GMES (Global Monitoring for Environment and Security) lancé par l'Agence spatiale européenne en 2001 qui est donc le volet européen du projet GEOSS. GMES doit permettre de fédérer au niveau européen l’ensemble des moyens d’observation du globe aussi bien terrestres que spatiaux existants : satellites d'observation nationaux, européens, satellites météorologiques (Eumetsat). Le programme doit garantir la continuité du recueil des données, leur normalisation et faciliter leur mise à disposition. L'ESA prévoit de lancer dans le cadre de GMES cinq satellites d'observation (Sentinel 1 à 5) à compter de 2011 chacun étant doté d'instruments spécifiques (radar, optique…).


title: Satellite artificiel

text: Le projet franco-américain A-Train, qui comporte six satellites lancés entre 2002 et 2008 en formation à quelques minutes d'intervalle sur une orbite héliosynchrone, s'inscrit dans cette problématique. Les 15 instruments embarqués doivent permettre de recueillir de manière coordonnée de nombreuses données permettant à la fois d'améliorer notre compréhension du fonctionnement climatique et d'affiner les modèles de prévision numérique.


title: Satellite artificiel

text: L'apparition des satellites artificiels a donné naissance à un secteur commercial centré initialement sur les télécommunications fixes qui s'est considérablement développé grâce à plusieurs progrès technologiques : la généralisation des transistors puis la miniaturisation de l'électronique (années 1960), l'utilisation de la bande Ku autorisant des antennes satellite de réception de petite taille (années 1980), la numérisation de la télévision permettant la diffusion de bouquets de chaînes (années 1990). Le chiffre d'affaires annuel a ainsi atteint 114 milliards de dollars en 2007. Le secteur astronautique ne représente qu'une faible partie de ce chiffre (5 %) soit pour les constructeurs de satellites et pour les lanceurs. L'essentiel de l'activité est réalisé en aval par les sociétés de service (bouquets de télévision…) et les distributeurs de matériel utilisés par les clients finaux (antennes, décodeurs, GPS). Les opérateurs des satellites des télécommunications ( de chiffre d'affaires en 2007) font fabriquer les satellites dont ils louent les répéteurs à des sociétés de télécommunications fixes, des entreprises (réseau d'entreprises), des opérateurs de télévision par satellite (représentent les trois quarts de l'activité). Ils peuvent également créer des services à valeur ajoutée. Les principaux opérateurs ont une envergure internationale : ce sont SES (), Intelsat (2,2) et Eutelsat (1,3).


title: Satellite artificiel

text: Le nombre d'objets artificiels placés en orbite s'est régulièrement accru depuis le début de la conquête spatiale. À côté des satellites en fonction proprement dit, on trouve des débris de lanceurs (étages entiers ou composants), des satellites hors d'usage (environ 2 000 au changement de siècle) ou des débris de satellite. Il existe aujourd'hui :


title: Satellite artificiel

text: Ces débris sont en majorité situés à une altitude supérieure à celle des satellites placés en orbite basse (les débris situés à une altitude plus basse rentrent au bout de quelques années dans l'atmosphère terrestre et sont détruits). Ceux qui croisent aux altitudes utiles constituent une menace pour les satellites car leur vitesse de déplacement relative par rapport à ceux-ci (jusqu'à ) génère une énergie cinétique telle qu'un débris de quelques cm peut mettre hors service un satellite. Ainsi en 1996, un fragment du troisième étage d'un lanceur Ariane qui explose en vol dix ans plus tôt percute le microsatellite français "Cerise". Plus récemment la collision spectaculaire entre un satellite Iridium en service et un satellite Cosmos hors service le démontre que le problème des débris spatiaux doit être pris au sérieux.


title: Satellite artificiel

text: Lorsque les agences spatiales détectent un risque de collision avec des débris d'une taille supérieure à dont la trajectoire est généralement connue, l'orbite du satellite situé sur sa trajectoire est modifiée par le centre de contrôle pour s'écarter de la menace. Le CNES réalise ainsi trois manœuvres d'évitement sur ses satellites en 2007. Mais la menace la plus importante est constituée par les débris d'une taille comprise entre et dont la trajectoire n'est généralement pas connue. Le recours à un blindage (solution retenue pour la Station spatiale internationale) ne protège pas complètement les engins spatiaux et a un coût prohibitif (10 % du poids de la Station spatiale). Des préconisations destinées à réduire le nombre de nouveaux débris produits sont définies par l'IADC : désorbitation des satellites en fin de vie, passivation des étages de lanceurs satellisés (pour éviter qu'ils n'explosent, réduction du nombre de débris produits par les mécanismes de séparation ou de déploiement. Mais, du fait de leur coût, elles ne sont pour l'instant appliquées que sur la base du volontariat par certaines agences spatiales dont le CNES.


title: Satellite artificiel

text: Le traité de l'espace de 1967 interdit l'envoi en orbite d'armes nucléaires ou de destruction massive. Mais il n'empêche pas l'utilisation de satellites destinés à soutenir ou aider les forces militaires au sol. Aujourd'hui les armes comme les troupes des armées les plus modernes sont devenues en partie dépendantes d'une panoplie de satellites militaires, en particulier de satellites de reconnaissance, de communications et de positionnement. Mais aucun satellite n'a jusqu'à présent été doté de capacité offensive. À la suite des prises de position des États-Unis, soucieux de se défendre de toute attaque nucléaire et de sanctuariser l'espace, les spécialistes évoquent le scénario d'une « arsenalisation » (c'est le terme consacré) de l'espace, c'est-à-dire la mise en place d'armes susceptibles soit de détruire depuis l'espace d'autres satellites ou des cibles au sol, soit de détruire des satellites depuis le sol. L'absence de politique de défense européenne coordonnée, en particulier dans le domaine du spatial militaire qui nécessite des budgets dépassant les capacités nationales, place l'Europe dans une très mauvaise position si ce scénario se réalise. Un traité visant à démilitariser complètement l'espace n'a jusqu'à présent obtenu aucune signature.


title: Gaz de schiste

text: Le gaz de schiste, également appelé gaz de roche-mère (ou plus rarement au Québec « gaz de shale »), est un gaz naturel contenu dans des roches marneuses ou argileuses riches en matières organiques, roches qui peuvent avoir une structure litée de schiste. Contrairement au gaz naturel conventionnel qui est retenu dans une roche perméable permettant une exploitation facile, le gaz de schiste est piégé dans les porosités d'une roche rendue imperméable par l'argile qu'elle contient. L'extraction du gaz de schiste, particulièrement difficile, nécessite le recours systématique aux techniques combinées du forage dirigé et de la fracturation hydraulique à grands volumes particulièrement coûteuses. Les roches-réservoir contenant du gaz de schiste peuvent aussi contenir de l'huile de schiste (pétrole), mais dans des proportions beaucoup plus faibles.


title: Gaz de schiste

text: L'exploitation à grande échelle du gaz de schiste a démarré au cours des années 2000 lorsque le prix des hydrocarbures s'est établi durablement au-dessus d'un seuil élevé en relation avec la stagnation de la production du pétrole et du gaz conventionnel et la croissance de la consommation énergétique mondiale. Ces prix ainsi que les avancées dans le domaine des techniques d'extraction ont permis de financer les investissements très importants nécessaires pour permettre la mise en production de nombreux puits aux États-Unis. Ce pays a joué un rôle de pionnier dans la mise en exploitation de cette nouvelle ressource : le gaz de schiste y représentait en 2012 une proportion importante du bouquet énergétique, mais en 2013 sa progression s'est interrompue, les investissements ont chuté et les prix du gaz ont nettement remonté. Grâce au gaz de schiste les États-Unis sont passés en 2012 du au dans le classement des importateurs nets de gaz naturel et dans l'avenir pourraient, selon certaines prévisions, redevenir un exportateur net d'énergie. Les réserves dans le monde sont estimées en 2013 à 207 billions de mètres cubes de gaz de schiste (32 % des réserves totales de gaz naturel) et de barils d'huile de schiste (10 % des réserves totales de pétrole). Les réserves de gaz de schiste sont ,réparties sur tous les continents mais la Chine, l'Argentine, l'Algérie et les États-Unis en sont dans cet ordre les plus gros détenteurs. De 2010 à 2012, l'augmentation de la production de gaz de schiste aux États-Unis et au Canada a entraîné une pression à la baisse du prix du gaz qui a réduit la capacité de la Russie à dicter des prix élevés pour le gaz naturel qu'elle exporte vers l'Europe ; les effets du boom du gaz de schiste sur les marchés internationaux de l'énergie ont été très importants, en particulier en Europe : hausse de la production d'électricité à base de charbon aux dépens du gaz, diminution de l'attractivité économique des énergies renouvelables, etc.


title: Gaz de schiste

text: Les problèmes environnementaux associés à l'extraction du gaz de schiste, notamment l'utilisation intensive et la pollution des réserves d'eau, l'augmentation des tremblements de terre ainsi que l'émission de gaz à effet de serre, entraînent dans certains pays, y compris aux États-Unis, une défiance de l'opinion publique. Le sujet fait l'objet de controverses très vives qui opposent d'une part ceux qui voient dans la mise en exploitation de cette ressource de gaz non conventionnel un moyen de diminuer les importations énergétiques et d'augmenter les revenus du pays ainsi que les industriels du secteur pétrolier et d'autre part différents mouvements mettant en avant des arguments de sécurité et d'écologiques.


title: Gaz de schiste

text: Pour cette raison, dans certains pays comme la France, la recherche et la production du gaz de schiste font l'objet en 2013 d'un moratoire. Depuis fin 2018, du gaz de schiste américain est importé en France.


title: Gaz de schiste

text: Le gaz de schiste est présent dans certains « schistes » argileux sédimentaires non-métamorphiques, aussi appelés au Canada, « shale » désignant toute , le terme lithologique francophone approprié pour la roche en tant que telle étant argilite ou parfois siltite, selon la granulométrie. En effet, en géologie, le mot schiste désigne plus largement des roches métamorphiques feuilletées ou non. Contrairement au gaz naturel conventionnel qui migre et se concentre dans des roches réservoirs poreuses, le gaz de schiste reste piégé dans la roche-mère qui lui a donné naissance et est donc faiblement concentré. Il se compose essentiellement de méthane. Les couches de schistes sédimentaires dans lequel il se forme se trouvent à des profondeurs comprises généralement entre 2 et et forment des bancs de plusieurs centaines de mètres de long. L'épaisseur, qui est variable, peut permettre une extraction économiquement viable si elle dépasse .


title: Gaz de schiste

text: Le gaz de schiste est exploité depuis des années (gaz conventionnel) dans des schistes fracturés naturellement, mais la matrice rocheuse des schistes présente une faible perméabilité (le gaz y est piégé dans les pores ou des résidus de matière organique). L'exploitation commerciale à grande échelle nécessite donc une fissuration artificielle de la roche, voire l'utilisation de produits chimiques pour augmenter la perméabilité du schiste et la désorption du gaz ; l'essor du gaz de schiste ces dernières années a été stimulé par l'utilisation à grande échelle de la technique de fracturation hydraulique. Le taux de récupération possible est de l'ordre de 20 à 40 %.


title: Gaz de schiste

text: Les schistes ayant un potentiel économique gazier sont riches en matières organiques (0,5 % à 25 %). Ce sont habituellement des roches sources pétrolières à l'origine de gaz thermogéniques (l'action de la chaleur et les pressions élevées convertissent le pétrole en gaz naturel). Ils doivent être assez fragiles et assez rigides pour se fracturer et maintenir leurs fractures ouvertes. Dans certaines régions, les couches schisteuses à fort rayonnement gamma naturel sont réputées plus productives : un niveau élevé de rayonnement gamma est souvent corrélé à une forte teneur en carbone organique. Ce sont des schistes gris foncé, éventuellement carbonés et calcaires.


title: Gaz de schiste

text: La technique d'extraction la plus courante s'appuie sur le forage dirigé avec de longues portions horizontales associé à la fracturation hydraulique.


title: Gaz de schiste

text: Dans un forage dirigé, le puits foré comprend une partie verticale destinée à atteindre la bonne profondeur (entre et ) et une partie horizontale longue de plusieurs kilomètres qui permet de drainer dans sa longueur la couche géologique contenant le gaz, comme le montre le schéma ci-contre. L'objectif du forage horizontal est d'augmenter la surface du puits en contact avec le gisement pour compenser la faible perméabilité de la roche. Dans le schiste, un puits de ce type, malgré l'utilisation de la fracturation hydraulique, ne permet de drainer qu'un volume de roche limité : latéralement environ de part et d'autre du puits et verticalement quelques dizaines de mètres (limité par l'épaisseur de la roche mère). Il faut donc forer beaucoup plus de puits que dans le cas de l'extraction d'hydrocarbures conventionnels. Pour limiter l'emprise au sol des installations, les têtes de puits sont regroupées en un point central (puits en cluster) pouvant comprendre de 10 à 30 puits. La multitude de puits forés en fait une technique mal adaptée aux milieux urbanisés ou caractérisés par une densité de population importante.


title: Gaz de schiste

text: La fracturation hydraulique (ou "fracking") consiste à provoquer avant la mise en production du puits un grand nombre de micro-fractures (de l'ordre du millimètre) dans la roche contenant le gaz, ce qui rend celle-ci poreuse et permet au gaz ou à l'huile de schiste de se déplacer jusqu'au puits afin d'être récupéré en surface. La fracturation est obtenue par l'injection d'eau à haute pression (environ 300 bars à mètres de profondeur et au moins 500 bars à ) dans la formation géologique en passant par le puits horizontal. L'eau qui est injectée contient des additifs variés afin d'améliorer l'efficacité de la fracturation :


title: Gaz de schiste

text: La fracturation est réalisée une fois le forage terminé. Elle s'effectue en plusieurs étapes dont le nombre est d'autant plus important que la roche-mère est imperméable. En moyenne, pour une longueur de puits horizontal d'un kilomètre, il faut 30 opérations de fracturation qui consomment chacune environ d'eau, de sables et 0,5 % d'additifs (chiffres fournis par la société pétrolière Total).


title: Gaz de schiste

text: L'exploitation d'un gisement débute par une phase d'étude géologique et géophysique et éventuellement la réalisation de forages d'exploration. La mise en production d'un puits de gaz de schiste débute par la pose d'un derrick avec une emprise au sol d'environ . Un puits vertical est foré pour atteindre le gisement. L'étanchéité de la partie verticale du puits qui joue un rôle critique dans l'absence de contamination de la nappe phréatique est réalisée par l'installation de tubages en acier "(casing)" puis la cimentation de l'espace existant entre la roche et le tubage. Le forage de la partie horizontale du puits qui peut se prolonger sur 1 à dure en moyenne de 4 à . La trajectoire de la tête de forage, qui est inclinable et guidée depuis la surface, est connue grâce à des instruments reposant notamment sur des systèmes inertiels et la mesure du champ magnétique. Un tubage est ensuite installé dans la partie horizontale du puits puis perforé à l'aide de charges explosives de quelques grammes pour permettre la collecte du gaz naturel. Les installations de forage sont alors démontées. La phase de fracturation qui suit s'étale généralement sur plusieurs jours. Une fois achevée, l'eau injectée est pompée et stockée en surface avant d'être retraitée. Le puits entre alors en production : cette phase, qui peut durer une dizaine d'années peut être complètement passive ; toutefois l'opération de fracturation peut être répétée afin de réactiver le réseau de fissures lorsque la production diminue "(multifracking)". Comme dans un forage classique une fois l'exploitation achevée, le forage est refermé avec des bouchons de ciment mesurant entre 50 et d'épaisseur à plusieurs niveaux différents.


title: Gaz de schiste

text: En synthèse, les principales différences du processus d'extraction du gaz et de l'huile de schiste par rapport aux gisements classiques sont :


title: Gaz de schiste

text: Les forages horizontaux comme la fracturation sont des méthodes d'extraction utilisées depuis longtemps pour les hydrocarbures classiques (c'est-à-dire autre que les huiles et gaz de schiste) : le forage horizontal s'est généralisé dans les années 1980, et les débuts de la fracturation hydraulique remontent à 1948. Plus de fracturations sont effectuées chaque année dans le monde, y compris pour la géothermie ou la production d'eau potable.


title: Gaz de schiste

text: Plusieurs techniques d'extraction alternatives sont actuellement à l'étude : remplacement de l'eau par du gaz comme le propane, stimulation par arc électrique ou chauffage de la roche, mais elles sont encore balbutiantes. Celle qui semble la plus propre, baptisée fracturation exothermique non hydraulique ou fracturation sèche, inventée pour les forages en région arctique où l'eau gèle trop rapidement, n’utilise ni eau, ni explosifs, ni acides, ni solvants, mais de l'hélium chaud. En 2013, lors d'un colloque sur les alternatives à la fracturation organisé par le Sénat à Paris, les industriels ont considéré qu'il n'y avait pas d'alternative aujourd'hui disponibles à la fracturation hydraulique.


title: Gaz de schiste

text: La technique de fracturation au fluoropropane (en réalité du 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane) a été médiatisée par le rapport de l'Office parlementaire des choix scientifiques et technologiques (OPECST) sur les techniques alternatives à la fracturation hydraulique, publié fin 2013. L’Opecst avait alors auditionné John Francis Thrash, PDG d’EcorpStim, une des deux sociétés (avec la société canadienne Gasfrac) qui utilisent cette technique en Amérique du Nord. Malgré le peu de retour d’expérience, Ecorpstim en avait présenté un bilan très positif. Officiellement, les responsables de Total estiment que cette technique n’a pas encore fait ses preuves et préfèrent continuer à avoir recours à la fracturation hydraulique dans les États où celle-ci ne fait pas l’objet d’un moratoire. Avantages du propane : sa viscosité lui permet de pénétrer bien plus facilement que l'eau dans les interstices de la roche afin de chasser le gaz et permet de ne pas utiliser les grandes quantités d’eau et de produits chimiques tant décriés par les opposants à la fracturation hydraulique ; contrairement au propane, le fluoropropane n'est pas inflammable, mais la manipulation du gaz de fluoropropane liquéfié, forme sous laquelle il doit être injectée, est plus complexe que celle de l’eau ; autre avantage : il est réutilisable à 95 %, contre 30 % pour l’eau. Mais son principal inconvénient est son coût élevé : le fluoropropane, plus encore que le propane, est "onéreux", constatent les auteurs du rapport de l'OPECST ; c'est sans doute pourquoi les sociétés qui exploitent le gaz et le pétrole de schiste aux États-Unis continuent à avoir essentiellement recours à la fracturation hydraulique. Par ailleurs, l’Office estime que ce gaz n’est pas "sans danger pour le climat" dans la mesure où il participe déjà à l’heure actuelle pour 0,05 % des émissions totales de gaz à effet de serre ; son pouvoir de réchauffement est près de fois plus élevé que celui du dioxyde de carbone selon les experts de l’ONU. Ainsi, son utilisation "nécessiterait de prévenir et de contrôler les fuites susceptibles de survenir à tous les stades de la chaîne de production", souligne l’OPECST. De plus, son utilisation se heurterait aux engagements de l’UE qui prévoit de réduire l'usage de gaz fluorés de 80 % d'ici 2030.


title: Gaz de schiste

text: Des gisements de gaz de schiste ont été exploités depuis plus d'un siècle dans le bassin des Appalaches et dans le bassin de l'Illinois aux États-Unis, mais ces puits n'étaient économiquement rentables que grâce à une forte déréglementation et une politique active de subventions (« fiscalité noire » traduite en crédits d'impôts). Les hausses du prix du gaz naturel des années 2000 et les progrès technologiques de la fracturation hydraulique et des forages horizontaux ont depuis amélioré la rentabilité du gaz de schiste. Ses coûts de production sont généralement plus élevés que ceux des gisements traditionnels, en raison des coûts élevés du forage horizontal et de la fracturation hydraulique, et du cycle de vie très court des puits. Le coût total d'un seul forage s'élèverait entre 8 et de dollars dont 40 à 50 % pour la plateforme de forage, 8 à 10 % pour l’acquisition des tubes et coffrages et 30 à 40 % pour la fracturation hydraulique. Il existe des incertitudes sur la rentabilité de leur exploitation sur d'autres zones géographiques, d'autant que dans le même temps, la forte production aux États-Unis, liée à une demande de gaz moindre a fait chuter le cours du gaz.


title: Gaz de schiste

text: L'économiste Benjamin Dessus explique dans une étude sur le modèle économique des gaz de schiste que l'intérêt des pétroliers américains pour cette opportunité d'investissement s'explique par le profil temporel de la production des puits de gaz de schiste, qui baisse fortement dès la deuxième année et s'épuise en en moyenne, alors que la production d'un gisement conventionnel persiste pendant plusieurs décennies ; or les règles fiscales permettent d'amortir l'investissement en totalité dès la première année, ce qui permet de le rentabiliser très rapidement, après quoi on fore de nouveaux puits, et ainsi de suite, en profitant de la proximité géographique pour minimiser les coûts de forage ; ce modèle spéculatif confère à cette activité une grande volatilité : elle peut s'effondrer très rapidement à la moindre modification substantielle de ses paramètres économiques.


title: Gaz de schiste

text: L'Amérique du Nord domine le développement et la production de gaz de schiste, qui y a été dopé par le succès économique du "Barnett Shale" au Texas, lequel a stimulé la recherche d'autres sources de gaz de schiste aux États-Unis et au Canada. Cependant, en 2013, les compagnies pétrolières ont réduit de moitié leurs investissements en Amérique du Nord dans le pétrole et le gaz non conventionnel, qui sont tombés de 54 milliards de dollars au premier semestre 2012 à pour les six premiers mois de 2013, selon l’agence Bloomberg ; il y a cinq fois moins de "rigs" (appareils de forage) sur les gaz secs (non associés à du pétrole) qu’il y a cinq ans, la plupart ayant migré vers les régions riches en huile de schiste "(shale oil)" ; un puits de gaz de schiste produit beaucoup au début, nettement moins ensuite : le plus gros est donc extrait les premiers mois ; suivant les zones, le coût d’extraction du gaz oscille entre 3 et par million de BTU (soit ) alors qu’il n’est vendu que ; à ce prix, il n’est pas rentable.


title: Gaz de schiste

text: Des études du cabinet AT Kearney et de "Bloomberg New Energy Finance" (BNEF) montrent que de nombreux facteurs interdisent d'extrapoler le succès du gaz de schiste aux États-Unis au reste du monde :


title: Gaz de schiste

text: Ainsi, début 2013, alors que le British Geological Survey se préparait à publier la mise à jour (à la hausse) de son estimation de ressource faite en 2010 (soit de pieds cubes de réserves récupérables de gaz de schiste), une étude de "Bloomberg New Energy Finance" (BNEF) concluait que l'exploitation de ce gaz par l'Angleterre serait plus coûteuse qu'aux États-Unis et, malgré ces ressources importantes, ne compenserait pas la chute de production du gaz classique. Elle ne ferait donc pas diminuer le prix du gaz qui continuerait à s'aligner sur le prix du gaz importé. Selon BNEF, à production égale, un puits coûterait deux à trois fois plus cher en Europe qu'aux États-Unis (et de à /MMBtu pour le Royaume-Uni), sans même inclure les éventuels coûts supplémentaires de construction de réseaux locaux et de traitement du gaz nécessaire à l'obtention d'un produit compatible avec les standards du marché européen du gaz. Si le gaz anglais n'est pas naturellement sec et propre, les coûts de traitement peuvent être très importants selon BNEF. De plus le réseau et les puits ne pourraient être prêts que longtemps après le début de la pénurie du gaz naturel anglais qui ne fournissait déjà plus que 50 % de la consommation du pays en 2012 ; compenser ce besoin nécessiterait selon BNEF de forer près de puits en 15 ans (en considérant les hypothèses de débit les plus optimistes), avec jusqu'à près de puits à construire par an pour la période de transition. Si le débit est plus faible que prévu, jusqu'à puits seraient nécessaires, ce qui reviendrait à drainer et couvrir un territoire plus de deux fois plus vaste que le Lancashire, alors que la densité de population est bien plus élevée en Europe de l'Ouest et au Royaume-Uni, que les codes miniers et les droits miniers diffèrent de ce qu'ils sont aux États-Unis où les droits du sous-sol sont plus facilement négociables.


title: Gaz de schiste

text: Bloomberg rapporte en que depuis 2010, la dette des américaines qu'elle suit a doublé en quatre ans d'exploration, passant à de dollars US. Les réserves s'épuisent plus rapidement qu'escompté, obligeant à forer plus profondément, augmentant ainsi les coûts. La filiale HighMount Exploration & Production LLC de Loews Corporation a par exemple perdu de dollars pendant les 3 premiers mois de l'année et a accumulé des pertes financières en 2012 et 2013. Loews décide de se recentrer sur la prospection pétrolière et de fermer HighMount, se plaignant de la difficulté à trouver des gisements et de la chute du prix du gaz naturel. 26 de ces 61 compagnies ont mis la clé sous la porte à cause du désintérêt des investisseurs devant les pertes grandissantes et la faible probabilité de récupérer leur investissement.


title: Gaz de schiste

text: D'après le service d'information sur l'énergie du gouvernement des États-Unis (EIA), les réserves du gisement d'huile de schiste de Monterey, en Californie, qui représentent les 2/3 des réserves de pétrole de schiste du pays, ont été réduites à 4 % de l'estimation initiale. La première estimation, produite par Intek Inc. en 2011, donnait l'équivalent de de barils de pétrole ; elle est maintenant revue à la baisse avec une estimation de l'extraction possible, avec les technologies du moment (traitements acides, forages horizontaux, fracking) à environ de barils. Certains analystes espèrent que les progrès techniques pourraient permettre d'extraire davantage dans l'avenir.


title: Gaz de schiste

text: Pour s'adapter à la chute des prix du pétrole à partir du deuxième semestre 2014, les producteurs américains de pétrole et gaz de schiste ont modifié leurs stratégies, privilégiant désormais la réduction des coûts d'extraction plutôt que les délais ; en multipliant les puits sur un même terrain, en utilisant des plates-formes mobiles, en réutilisant le gaz associé au pétrole pour économiser sur les coûts énergétiques, en modifiant les fluides de fracturation pour accélérer les débits, en allongeant les forages horizontaux jusqu'à au lieu de auparavant, ou même en utilisant des technologies innovantes (nanotechnologies, sismique 3D, Big data), ils parviendraient à maintenir leurs marges avec un barils à contre un an plus tôt.


title: Gaz de schiste

text: Alors que les zones d'exploitation de gaz naturel sont concentrées sur quelques pays, dont la Russie, les gisements de gaz de schiste sont présents en Amérique du Nord, en Asie et en Europe. La Russie, qui détient 20 % des réserves de gaz naturel, est le premier exportateur mondial. L'exploitation des gaz de schiste permettrait ainsi aux trois autres blocs de diminuer leur dépendance à l'égard de la Russie. Une autre partie du gaz produit dans le monde provient de coproduits de la production pétrolière, et cette source d'approvisionnement diminuera au même rythme que celle du pétrole. Pour ces raisons, et si la rentabilité est avérée, les États peuvent être tentés d'utiliser cette ressource qui leur permettrait de réduire leur dépendance énergétique, mais ce n'est qu'un point de vue à court terme qui néglige l'impératif bien plus important de la lutte contre le changement climatique. Les compagnies pétrolières considèrent comme stratégique pour elles d'être présentes sur ce créneau qui demande un fort savoir-faire. Aux États-Unis, où la production était initialement le fait de petites entreprises, un mouvement de concentration s'est opéré, avec le rachat de celles-ci par des entreprises pétrolières.


title: Gaz de schiste

text: Le boom du gaz de schiste aux États-Unis a bouleversé les marchés de l'énergie, non seulement en Amérique du Nord, mais aussi au niveau mondial :


title: Gaz de schiste

text: Les opposants au gaz de schiste estiment que son exploration/exploitation accroit les émissions de gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique et détourne des investissements qui auraient pu financer le développement de l'efficacité, des économies d'énergie, et les énergies alternatives comme les énergies renouvelables. Certains défenseurs du gaz de schiste pensent qu'il n'empêche pas le développement des énergies renouvelables et qu'il peut remplacer de coûteuses importations d'hydrocarbures.


title: Gaz de schiste

text: Des économistes comme Benjamin Dessus, président de Global Chance, estiment que les conséquences et risques économiques sur d'autres secteurs que l'industrie énergétique sont insuffisamment prises en compte. Des retombées négatives, via les prélèvements et pollutions engendrés, ont été identifiées dans le secteur des eaux de nappe et de surface, et donc sur les eaux potables. Elles ont donné lieu à une forte opposition, au moins en France, dans les secteurs du tourisme et de l'agriculture. Les fuites de méthane dans l'air semblent considérables ; elles rendront ce gaz très couteux si les taxes sur les gaz à effet de serre sont décidées.


title: Gaz de schiste

text: La conjonction d'intérêts stratégiques pour les uns, devant amener les États à subventionner le secteur, et les milliards déjà dépensés pour les autres, liés aux incertitudes sur la rentabilité de l'exploitation fait craindre l'avènement d'une bulle spéculative.


title: Gaz de schiste

text: Une étude menée par le Pacific Northwest National Laboratory, dépendant du Département de l'Énergie des États-Unis, publiée en octobre 2014 dans la revue Nature, montre qu'en l'absence de nouvelles politiques climatiques, la poursuite du boom actuel du gaz naturel ne ralentirait pas à elle seule la croissance des émissions mondiales de gaz à effet de serre sur le long terme. En effet, le gaz naturel à bas coût ne concurrencerait pas seulement le charbon, mais aussi toutes les autres sources d'énergie, dont le nucléaire et les énergies renouvelables ; de plus, il favoriserait l'accroissement de la consommation d'énergie et abaisserait la rentabilité des investissements dans les économies d'énergie.


title: Gaz de schiste

text: La baisse des cours du pétrole au deuxième semestre 2014 entraînera une baisse des investissements, mais la baisse de production devrait être faible : jusqu’ici, les producteurs ont foré des puits un peu partout, car le niveau des prix leur garantissait une rentabilité  ; dans certaines zones, le prix de revient s’élève à le baril ; avec la baisse des cours, les producteurs vont se concentrer sur les zones les plus rentables, dans les bassins du Bakken, d’Eagle Ford ou de Permian, où le prix de revient est déjà sous les . Dans un rapport paru en , le consultant américain IHS estime que le prix de revient de 80 % de la production sera compris en 2015 entre 50 et le baril. L’Agence internationale de l’énergie (AIE) estime que, avec un baril à , les dépenses dans la production de pétrole de schiste baisseront de 10 %. Des sociétés comme Chesapeake, Continental Resources, ou EOG Resources, ont déjà annoncé qu’elles foreraient moins l’an prochain ; mais la plupart d’entre elles continuent pourtant de tabler sur une croissance de 20 à 30 % de leur production en 2015 ; selon l’analyste Alexandre Andlauer, avec un baril de WTI à , la production ne baissera pas de plus de , à comparer aux de pétrole de schiste (« tight oil ») produits aux États-Unis.


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text: Début 2016, l'aggravation de la baisse des prix du pétrole laisse craindre l'explosion d'une bulle spéculative aux États-Unis liée au secteur du schiste.


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text: Dans ce domaine, l’aspect fondamental est le régime du droit de propriété du sous-sol. Pour présenter la problématique, il suffit d'examiner les grandes lignes de la législation actuelle dans deux États appartenant aux deux traditions juridiques (Droits de tradition civiliste et Common law) dominantes en Occident : les États-Unis et la France. Quelle que soit la tradition juridique, en principe, le propriétaire du terrain est également propriétaire du sous-sol.


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text: Cette règle est assez rigoureusement appliquée dans les pays anglo-saxons. Aux États-Unis, toutes les ressources du sous-sol, quelle que soit la profondeur, appartiennent au propriétaire du terrain. Le gaz ou le pétrole contenus dans la roche-mère, située à une profondeur importante, sont donc propriété privée. Le propriétaire du terrain a, en principe, toute liberté de concéder l’exploitation des ressources du sous-sol à des entreprises spécialisées.


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text: Le principe général de la propriété privée du sous-sol est également affirmé en France, mais ne concerne pas l’exploitation minière. Ainsi le Code civil français prévoit dans son article 552 :


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text: Aux États-Unis, il s’agit d’un contrat conclu entre le propriétaire du terrain et une société spécialisée dans l’exploration et l’exploitation de la ressource. En France, il s’agit d’une autorisation administrative (permis d’exploration ou d’exploitation). Pour le gaz de roche-mère, une interdiction totale a été édictée (voir ci-après).


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text: Aux États-Unis, du fait du régime de la propriété privée des ressources du sous-sol, le propriétaire du terrain a toute liberté d’exploiter ou non les ressources du sous-sol. L’idée sous-jacente est que le marché décide par le biais de multiples décisions individuelles prises sous forme de contrats. L’autorité politique n’a pas en principe à intervenir. Le risque est que des intervenants puissants prennent une position dominante sur le marché.


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text: En France, la décision d’exploration ou d’exploitation est prise par l’autorité publique. Le propriétaire du terrain n’a aucun pouvoir en matière d’exploration ou d’exploitation du sous-sol s’il se trouve dans le champ d’application du Code minier. L’idée sous-jacente est que le pouvoir politique représente l’intérêt général. Une telle décision est soumise au risque politique : majorités politiques fluctuantes, préoccupations électoralistes des dirigeants.


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text: Le régime de la propriété du sous-sol examiné ci-dessus ne concerne que le continent. Quel est le régime juridique du sous-sol marin ? Une évolution majeure a eu lieu avec la conclusion de la Convention des Nations unies sur le droit de la mer en 1982 à Montego Bay (Jamaïque). Elle est entrée en vigueur en 1994 et a été ratifiée par la plupart des grands pays industrialisés. Cette convention définit des zones de souveraineté décroissante en partant du littoral vers la haute mer. Très schématiquement, trois zones ont été définies.


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text: La mer territoriale fait partie du domaine public et la propriété foncière privative ne s’y exerce pas. À fortiori, c’est également le cas dans la ZEE. Mais l’État côtier dispose dans cette zone de droits d’exploitation exclusifs, qu’il peut concéder à des particuliers, personnes physiques ou morales. Dans le domaine de l’énergie, il peut, par exemple, autoriser la pose des câbles ou pipelines sous-marins, l’exploitation des ressources énergétiques et minières du sous-sol sans limite de profondeur. La convention précise aussi dans son article 60 que . Il peut donc, par exemple, concéder à une entreprise spécialisée la construction d’éoliennes dans sa ZEE.


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text: La mise place d’une ZEE a d’ores et déjà des implications économiques et géopolitiques majeures. Les États disposant d’une large façade maritime bénéficient d’un avantage potentiel considérable et de nombreux permis d’exploration et d’exploitation des ressources minérales du sous-sol marin ont été délivrés.


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text: Parmi les États disposant d’une très vaste ZEE, seule la France a adopté une mesure d’interdiction totale d’exploration des ressources de roche-mère (parfois appelées « non conventionnelles »). L’article de la loi française du dispose en effet :


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text: La fracturation hydraulique étant à l’heure actuelle la seule technique efficace pour extraire le gaz et le pétrole de roche-mère, les ressources éventuellement présentes dans la ZEE française ne seront ni explorées ni exploitées. Les ressources exploitables par simple forage (dites parfois « conventionnelles ») et situées à des profondeurs moindres ne sont toutefois pas concernées par l’interdiction.


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text: Il n'existe pas de réglementation ou convention internationale spécifique ou contraignante sur la fracturation hydraulique à grands volumes, bien que cette technique soit devenue presque toujours nécessaire à l'extraction industrielle de gaz de schiste ou de couche. Mais certaines conventions internationales portant sur la protection de la biodiversité et des habitats ou paysages, l'accès à l'information environnementale, ou encore sur les émissions de gaz à effet de serre ou d'autres rejets transfrontaliers de polluants dans l'air, l'eau ou l'environnement devraient être appliquées lors d'une ou plusieurs des phases des opérations industrielles gazières (de l'exploration à l'utilisation finale des gaz).


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text: Des recommandations générales, de type « bonnes pratiques », parfois dites « règles d'or », ont été publiées par l'AIE (Agence internationale de l'énergie).


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text: Un débat s'est engagé entre les États membres (le Royaume-Uni et la Pologne souhaitant autoriser la fracturation hydraulique et encourager l'extraction de gaz de schiste, alors que la France a interdit cet usage de la fracturation). Les eurodéputés ont voté en (391 voix contre 262, et 37 abstentions) contre un amendement présenté par les députés de groupes variés qui invitait instamment les États membres à n'autoriser aucune nouvelle opération de fracturation hydraulique au sein de l'Union. Le débat s'est poursuivi au sein des partis et entre les partis politiques, ainsi que parmi les ONG et dans la société civile sur l'opportunité d'exploiter ou non le gaz de schiste (dont le Royaume-Uni et la Pologne pourraient avoir des réserves importantes). Un cadre harmonisé pour tous les hydrocarbures non-conventionnels dans l'Union et un « régime de réglementation solides » pour le "fracking" avait été réclamés en 2012 par les eurodéputés Faute de directive ou de règlement européen traitant de cette question, chaque État membre européen peut décider subsidiairement, seul et sans cadre européen spécifique, d'autoriser ou non la recherche et/ou l'exploitation du gaz de schiste dans son sous-sol, avec d'éventuelles négociations à mener avec les états voisins concernés en cas de gisement "transfrontalier". La seule condition est qu'il le fasse sans préjudice de la législation européenne et


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text: Début 2014, pour limiter les risques environnementaux et climatiques, la Commission européenne a présenté une première recommandation européenne (de 10 pages environ) relative aux principes minimaux applicables à l'exploration et à la production d'hydrocarbures par fracturation hydraulique, non contraignantes et ne s'appliquant que 6 mois après leur publication, fortement inspirées des recommandations (« règles d'or ») déjà publiées par l'AIE pour exploiter les hydrocarbures de roche mère. La commission examinera dans 18 mois l'efficacité de cette approche, sur la base d'un suivi (qui sera cependant basé sur les déclarations des États membres et non des vérifications indépendantes effectuées par une Agence ou des autorités européennes). En cas de , cette recommandation pourrait être mise à jour ou être suivie de dispositions obligatoires car , a précisé l'exécutif européen. Ce dernier estime néanmoins qu'en 2014 le droit européen existant s'applique à la fracturation hydraulique et qu'il devrait suffire à en limiter les risques, tout en reconnaissant que . L'exécutif reconnait aussi que cette décision a été influencée par la volonté de certains États membres d'exploiter les hydrocarbures non conventionnels, en dépit des objectifs non atteints du protocole de Kyoto et de l'engagement européen de 2011 d' et s'inquiète du fait que selon la Commission qui souhaite donc un minimum d'encadrement.


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text: L' (AIPPG) s'est félicité de cette décision qu'elle juge être , appréciant notamment que l'Europe estime et que la législation actuelle suffit, selon elle, à garantir que . L'AIPPG s’inquiète toutefois de l'inclusion par l'Europe d'un double objectif dans le futur paquet climat-énergie 2030. Inversement, la décision de la Commission de ne pas réglementer la fracturation hydraulique est jugée durement par ceux qui estiment que la subsidiarité ne peut être invoquée concernant les extractions d'hydrocarbures en raison de risques sanitaires et climatiques qui seront globaux et partagés. Pour Europe Écologie Les Verts, . L'ONG Les Amis de la Terre reproche à l'Europe un abandon de alors qu'Agir pour l'environnement, France Libertés et le Réseau Action Climat (RAC) reprochent à ces recommandations d'être .


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text: La Commission ne cache pas avoir voulu mettre ; mais elle ne décharge pas les États de leurs responsabilités en cas d'accident ou de pollution chronique, au contraire. Elle précise que c'est aux États membres de . Pour cela, les autorités compétentes doivent fonder leurs évaluations et décisions ... en s'appuyant et en veillant à et à actualiser l'évaluation .


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text: En attendant un éventuel renforcement de la législation, la fracturation hydraulique à grand volume doit donc "a minima" en Europe respecter :


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text: Seules la France et la Bulgarie ont totalement interdit la fracturation hydraulique tant en ce qui concerne l’exploration que l’exploitation. Les autres pays ont accordé des permis d’exploration :


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text: Le calcul du bilan total au regard de la contribution à l'effet de serre implique d'ajouter au issu de la combustion du gaz, celui qui est issu du pétrole dépensé pour la construction et le fonctionnement des puits, mais aussi le méthane qui fuit vers l'atmosphère lors de l'extraction et lors du transport du gaz. Des fuites sont visibles (en infrarouge, montrées dans le film "Gasland)", et la NOAA avait déjà identifié en 2007 des panaches occasionnels d'air pollué par du méthane, du butane et du propane, puis en 2008 à partir de nouveaux équipements dans la région, permettant un échantillonnage et analyse en temps réel qui ont montré comme origine le bassin Denver-Julesburg, où plus de puits de pétrole et de gaz ont été forés en 40 ans. Une quantification plus fine des fuites a été faite dans ce bassin en 2011 par deux équipes distinctes, de l'Université Cornell et de l'EPA (Environmental Protection Agency). Ces deux équipes ont conclu en 2011 qu'on manquait encore de données fiables (peu de mesures réelles de terrain, malgré la présence de dizaines de milliers de puits) mais selon les données disponibles, les émissions de méthane provenant des gaz de schiste étaient beaucoup plus élevées que ce qu'affirmait l'industrie gazière.


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text: Sur la base des données de l'EPA et de l'industrie gazière elle-même, Robert Howarth (Université Cornell) affirmait en 2011 dans "Climatic Change Letters" que l'empreinte carbone du gaz de schiste dépassait celle des puits de gaz conventionnels.


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text: En effet, chaque puits de gaz de schiste perd de 3,6 % à 7,9 % de son méthane dans l'atmosphère (c'est 30 % à 200 % de plus qu'un puits conventionnel). R. Howarth a proposé d'appliquer à ces pertes non plus l'indice de pouvoir de réchauffement global (PRG) retenu par le d’évaluation du GIEC (soit 72 fois le pouvoir réchauffant du pour une période de 20 ans), mais l'indice proposé en 2009, par Drew Shindell de la NASA, plus élevé de 23 % en moyenne, car intégrant les interactions climatiques des gaz à effet de serre (GES) avec les aérosols particulaires de l'air, et a calculé que l'empreinte en équivalent d’un puits de gaz de schiste en 20 ans serait de 20 à 50 % plus élevée que si on avait utilisé du charbon pour produire la même quantité d'énergie.


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text: En 2012, le caractère massif des fuites de méthane était confirmé par des analyses effectuées en 2011-2012, publiées dans un rapport de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) dans le journal Nature () ; le perdu dans l'air l'est en quantité au moins deux fois supérieure à ce qu'annonçaient les industriels gaziers ; dans le bassin Denver-Julesburg (près de Denver) en exploitation ce sont environ 4 % de la production qui sont perdus dans l'atmosphère (sans prendre en compte d'autres pertes à partir des systèmes de canalisations et de distribution). Ces chiffres confirment l'évaluation de Howarth de 2011, qui avait été contestée par l'industrie gazière et certains universitaires.


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text: Le processus de fracturation implique des premiers rejets irréguliers (bulles de gaz et « rots de production ») que les sociétés gazières rejettent dans l'air au début (durant un mois voire plus). Ce n'est que quand la production est régulière que le puits est relié à un pipeline. En fin de vie, d'autres fuites plus diffuses peuvent survenir.


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text: Les nouvelles données de terrain montrent qu'une petite partie du perdu provenait de réservoirs de GPL (stocks avant expédition), , avec de 2,3 à 7,7 % de perte, soit une estimation moyenne de 4 %, légèrement plus élevée que celle faite par l'université Cornell en 2011 (de 2,2 % à 3,8 %) pour les puits et la production de gaz de schiste. Cette estimation est également plus élevée que celle précédente de l'EPA (qui a révisé sa méthodologie, ). 1,9 % du gaz perdu durant la durée de vie d'un forage s'échappe du puits lui-même à la suite de la fracturation. Capter et stocker ce gaz et ceux issus du processus de fracturation est techniquement réalisable, mais trop couteux selon l'industrie gazière.


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text: L'EPA a annoncé pour un règlement promouvant de tels changements en réglementant les émissions des champs gaziers.


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text: Robert Howarth précise que le gaz de schiste aurait pu avoir un certain avantage sur le charbon s'il était uniquement brûlé dans des centrales performantes pour produire l'électricité, mais hélas, seuls 30 % du gaz américain servent à faire de l'électricité, 70 % étant affectés au chauffage individuel, qui ne bénéficie pas d'un tel avantage.


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text: L'administration Obama aux États-Unis estimait toutefois en 2009 que l'intensification de l'exploitation des gaz de schiste permettrait de réduire les émissions de gaz à effet de serre.


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text: Mais, si le remplacement du charbon par le gaz de schiste pour la production d'électricité a permis en 2012 une légère baisse des émissions de aux États-Unis (en partie compensée par l'augmentation des émissions de méthane), le charbon qui avait perdu ses débouchés aux États-Unis a été exporté massivement, en particulier vers l'Europe (cf. chapitre Aspects macro-économiques - Enjeux géo-stratégique), où il a contribué à augmenter les émissions de , au niveau mondial donc, les gaz de schiste ont entrainé une augmentation des émissions de gaz à effet de serre : émissions à la production de méthane, principal constituant du gaz naturel, dont le potentiel de réchauffement global est très élevé, et émissions de produites par l'exportation du charbon vers l'Europe.


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text: L'EIA a annoncé le que les émissions de liées à l'énergie des États-Unis en 2013 ont progressé d'environ 2 %, le charbon ayant regagné des parts de marché contre le gaz à partir d'. Les gains attribués au gaz de schiste n'auront donc persisté que 2 ans.


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text: Le président Obama a annoncé le un objectif de réduction de 40 % des émissions de méthane dans la production et le transport de gaz de schiste d'ici à 2025, alors que la tendance naturelle les amènerait à augmenter de 25 %. Le méthane représente 10 % des émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis ; selon Fred Krupp, président du Fonds pour la défense de l'environnement, ces fuites polluent autant que le feraient 180 centrales à charbon. L'Agence de protection de l'environnement compte durcir la réglementation pour les nouvelles installations gazières et pétrolières ; elle présentera ses propositions à l'été 2015, pour une application en 2016.


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text: Les préoccupations environnementales et sanitaires liées à la fracturation hydraulique apparaissent officiellement vers 2010, notamment avec l'EPA qui a décidé d'étudier (de 2010 à 2012) ses conséquences sur les eaux potables et la santé publique, après la publication d'une première synthèse en 2004, et de fortes alertes concernant la zone de Barnett Shale par la revue American Scientist. Ces alertes sur des émissions importantes de gaz cancérigènes dans l'environnement ont été confortées par le film documentaire "Gasland" de Josh Fox (2010). Celles sur la contamination de nappes phréatiques superficielles par du gaz et des fluides de fracturation, a fait l'objet d'explication de l'Institut Français du Pétrole, qui les attribue à un défaut de cimentation de la partie supérieure du forage. Ce fait majeur avait été déjà signalé antérieurement et expliqué en détail dans l'ouvrage de Stéphane Sainson publié début 2010. Le congrès des États-Unis a réservé en 2010 un budget pour ces questions et l'EPA a confié à son Bureau de recherche et développement une étude scientifique à lancer en 2011, après des ateliers de travail et consultations d'experts (de juillet à ) et appel public à expertise concernant les effets possibles de la fracturation hydraulique sur les ressources en eau potable. L'EPA prévoit une évaluation de l'étude par des pairs. Des manifestations de citoyens et d'associations ont eu lieu dans divers pays en opposition à ce mode d'extraction ainsi qu'à l'usage continu d'énergies fossiles.


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text: Un rapport du réseau d'investisseurs Ceres, rendu public le , établit que les puits creusés depuis 2011, dont la moitié se trouvent au Texas, ont consommé d'eau. Or, les trois quarts de ces puits sont situés dans des régions semi-arides ou souffrant de sécheresse, ce qui laisse prévoir un conflit entre cette industrie et les autres usagers de l'eau. Dans certaines régions, la nappe phréatique a baissé d'une centaine de mètres au cours des dernières années. Selon ce rapport, .


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text: Selon des études récentes, « on utilise dans les techniques de forage des centaines de produits chimiques qui sont pour la plupart toxiques, voire cancérigènes. Ces polluants peuvent s’infiltrer dans les nappes phréatiques, contaminer l’eau que nous consommons et donc avoir des effets sur notre santé. À cela s’ajoute la question du retraitement des eaux usées qui remontent à la surface et que nous ne savons pas traiter. » expliquait le Pierre Souvet, président de l’Association Santé Environnement France dans un communiqué de presse. L’ASEF s’est mobilisée pour lutter contre l’exploitation de ce gaz en France et a dénoncé ses dangers sur la santé. Dans une dépêche AFP datée du , l'ASEF dénonçait les dangers de l'exploitation des gaz de schiste sur la santé. Trois jours plus tard, l'Amicale des foreurs et des métiers du pétrole (AFMP) s'insurgeait contre ces déclarations.


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text: Une étude publiée par Nature en 2021 confirme que des fuites de gaz provenant de forages peuvent s'accumuler dans le sol et dégrader la qualité de l'eau quand elles s'y dissolvent.


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text: Ce type de pollution a été mis en évidence par plusieurs études à partir de 2015. Elle provient d'indices puis de preuves montrant que les fuites de puits et d’installations connexes peuvent affecter la qualité de l'air à grande distance.


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text: Les fuites issues des forages et du transport du gaz ne contiennent pas que du méthane ; elles introduisent aussi dans l'air d'autres gaz dont des quantités significatives d'éthane (un hydrocarbure gazeux de formule ).


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text: L’éthane est un intéressant traceur atmosphérique car associé aux émissions de méthane thermogénique (gaz de schiste, gaz naturel, émanations de pétroles légers) mais pas aux émissions de méthane biogénique, ce pourquoi il fait depuis quelques années l'objet d'un suivi (y compris à partir de l'espace) et de modélisations.


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text: Selon une étude publiée en par la revue "Atmospheric Environment", l'éthane permet de tracer des panaches invisibles issus de fuites provenant des puits ; jusqu'à des centaines de miles en aval sous le vent des zones d'extraction, y compris aux États-Unis dans les États qui ont interdit ou qui contrôlent plus strictement le fracking. Ainsi, le taux d'éthane de l'air a anormalement augmenté dans certaines régions des États-Unis à partir de 2010, y compris dans des États où il n'était pas censé être émis et où les COV étaient en diminution dans l’air depuis 1996. Le taux d'éthane de l'air est ainsi passé de du total du carbone organique non méthanique présent dans l'air en 3 ans (augmentation "") dans le Maryland où rien ne semble pouvoir expliquer ce phénomène. Il a été constaté que les valeurs horaires mesurées par les stations de surveillance photochimique de Baltimore et de Washington DC étaient fortement corrélées à la direction du vent et à l'évolution des activités de fracking dans le Bassin de Marcellus (où le gaz de schiste est massivement exploité depuis quelques années), à une grande distance en aval (par rapport au vent) du point de mesure. Les modèles météorologiques (appuyés sur la rose des vents, et la vitesse des vents) ont confirmé que le Maryland était exposé aux queues de panache d'émissions distantes provenant de Pennsylvanie, de Virginie-Occidentale et l'Ohio. Dans le Maryland, les vents dominants proviennent du Bassin de Marcellus les 2/3 du temps. L'étude a permis d’exclure les autres causes qui auraient éventuellement pu expliquer ces nouveaux pics atmosphérique d'éthane et a montré que de tels pics n’existaient pas pour Atlanta (Géorgie) qui est situé dans une région non concernée par l'exploitation généralisée de gaz naturel et sans nouvelles opérations pétrogazières.


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text: Ces travaux vont dans le sens d’études précédentes montrant que l'on a sous-estimé la pollution par le méthane induite par l'exploitation des gaz de schiste. Et ils confirment que les forages ont aussi des effets distants, sachant que l'éthane est ici considéré comme traceur d'autres gaz plus nocifs (mercure) ou plus « réactifs » issus des puits, mais aussi des installations et travaux de forage, de complétion, réactivation et de mise en sécurité en fin de vie des puits (oxydes d'azote, pollution particulaire, dioxyde de soufre et vapeurs d'hydrocarbures également sources de pollution de l'air). Pour Ehrman, ces résultats montrent qu'on ne peut plus parler de pollution locale, mais qu'il y a un '. Il ajoute que les auteurs ont voulu par cette publication '.


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text: Chaque forage nécessite une quantité importante d'eau. Seule une partie de l'eau est récupérée, polluée par les additifs des fluides de fracturation.


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text: En 2012, la sécheresse aux États-Unis a opposé les agriculteurs et certaines villes aux pétroliers pour l'accès à la ressource. Ainsi, au Texas (en situation de sécheresse depuis l'été 2011), des municipalités ont prohibé l'utilisation de l'eau pour les forages et d'autres villes en ont interdit le transport. Le , la Pennsylvanie a interdit à la soixantaine de sociétés de forage qui exploitent notamment le gisement Marcellus de pomper l'eau de certaines rivières, alors que les pétroliers texans et du Montana ou du Dakota peinaient également à s'approvisionner en eau. Dans certains états les agriculteurs qui avaient les droits sur l'eau vendent leur eau aux pétroliers à un prix qui a plus que doublé à la suite de la canicule, ce qui a ainsi freiné l'implantation de nouveaux puits. Les agriculteurs du Colorado voient des sociétés de forage plus riches qu'eux qui achètent l'eau lors des ventes aux enchères des ressources hydrauliques (moyen courant d'attribution de cette ressource aux États-Unis). Au même moment, le secteur nucléaire et d'autres centrales électriques risquent de manquer d'eau pour leur refroidissement.


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text: Comme tout forage profond (recherche d'eau, recherche de pétrole, forage géothermique…), l'impact géologique et hydraulique sur le sous-sol peut conduire à soulever inexorablement les zones modifiées, à saper les constructions (fissures) avec une eau indésirable et en surplus dans certaines zones, ou au contraire à affaisser les terrains si trop d'eau disparait du sous-sol. La règle de base est de ne pas exploiter un puits proche de constructions : le non-respect de ces prérequis par les scientifiques et les entreprises pose problème. Un forage gazier de PT Lapindo Brantas le a provoqué un volcan de boue sur l'île de Java (volcan de boue de Sidoarjo) ; les coulées ont noyé 12 villages.


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text: Il existe un lien démontré entre fracturation hydraulique et tremblements de terre, et plus particulièrement avec la ré-injection des eaux usagées (ou, plus souvent encore, de l'eau extraite, dite « eau produite », et impropre à la consommation) et des produits chimiques dans la roche mère, effectuée afin de se débarrasser de ces polluants en évitant de nuire aux nappes phréatiques . En , la société Cuadrilla Resources a ainsi dû interrompre son activité d'exploration dans le nord-ouest de la Grande-Bretagne, en raison de plusieurs séismes de magnitude 1,5 à 2,3.


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text: Ces séismes seraient principalement dus à l'injection d'eau. Des phénomènes similaires avaient déjà été constatés dans le Colorado en 1967, sur le site de production d'armes chimiques , quand l'armée se débarrassait par injection dans le sous-sol profond de liquides liés à la production des gaz (séisme de magnitude 4,7). Cela avait amené à stopper ces injections.


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text: L'augmentation préoccupante de ces séismes induits a poussé l'US Geological Survey à intégrer, depuis 2014, la probabilité des séismes induits dans son "National Seismic Hazard Model" annuel, utilisé comme document principal pour la construction des infrastructures de transport et pour la conception des plans d'urgence en cas de catastrophe .


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text: Comme pour le Texas voisin, le secteur pétrolier représente une part importante de l'économie de l'Oklahoma, soit 20 % des emplois en 2015 , dont une large partie attribuable à l'exploitation récente du gaz de schiste.