La pandémie accélère la course à l’internet spatial

Dans de vastes étendues des États-Unis et du monde, des millions de personnes n’ont pas d’accès fiable à internet. Ces personnes non connectées ne se trouvent pas seulement dans des endroits éloignés comme l’Amérique rurale, la Nouvelle-Zélande ou l’Afrique subsaharienne, non plus. De nombreuses personnes vivant dans des centres urbains denses n’ont qu’un accès limité à un haut débit abordable. La pandémie de Covid-19 a donné une nouvelle urgence au défi de connecter tout le monde, et tandis que des entreprises comme Google et Facebook ont lancé des idées farfelues pour résoudre le problème, la technologie Internet la plus prometteuse est aussi une technologie qui a déjà fait ses preuves : le haut débit par satellite.

Début mars, quelques jours avant que les villes des États-Unis ne soient fermées en raison de la pandémie, Elon Musk a partagé les derniers détails de son plan pour construire un service de haut débit par satellite appelé Starlink. S’exprimant lors d’une conférence sur les satellites à Washington, DC, Musk a décrit comment une constellation de satellites Starlink « clignoteront » lorsqu’ils entreront en orbite terrestre basse. Tels qu’ils sont décrits, ils ressemblent presque à des traînées de paillettes dans le ciel nocturne, ou à des bandes magiques de gadgets volants qui peuvent transmettre Internet vers le bas à n’importe qui sur la planète.

Combiné avec des améliorations de la technologie existante comme le DSL, le câble et la fibre – sans parler des réseaux cellulaires 4G et 5G – le haut débit par satellite futuriste est prêt à combler la fracture numérique aux États-Unis et ailleurs. Et parce que la pandémie a suscité une demande explosive pour une meilleure connectivité Internet, plus largement disponible, des progrès rapides semblent plus inévitables que jamais.

Les nouveaux satellites de Musk ont été mis en ligne début septembre, offrant aux bêta-testeurs des vitesses de téléchargement qui rivalisent avec celles du haut débit terrestre. SpaceX a maintenant mis 700 satellites Starlink en orbite au cours des 16 derniers mois et prévoit d’en livrer jusqu’à 30 000 autres au cours des prochaines années. Plus de satellites signifie plus de bande passante et des vitesses plus rapides, et à terme, selon SpaceX, ses constellations de satellites en orbite terrestre basse pourraient fournir l’internet à haut débit à l’ensemble des États-Unis. Amazon, Facebook et plusieurs startups ont fait des promesses similaires ces dernières années.

Le concept de service internet par satellite est en fait vieux de plusieurs décennies. Cependant, la technologie innovante de satellite en orbite basse développée par SpaceX et d’autres pourrait être essentielle, voire transformatrice, pour tout, de la télémédecine à l’apprentissage à distance dans des endroits qui ne sont pas déjà connectés.

Le haut débit par satellite pourrait également être très rentable pour la société qui le comprendra en premier. On pourrait imaginer qu’Amazon utilise le haut débit par satellite pour stimuler son activité Amazon Web Services (AWS), ou que Facebook l’utilise pour s’assurer que davantage de personnes se connectent à sa plateforme. Et si Musk parvient à ses fins, ses constellations Starlink généreront des milliards de dollars de bénéfices pour financer sa mission de colonisation de Mars.

Tout cela semble futuriste, mais le haut débit par satellite est déjà une chose bien réelle. En fait, si vous vous êtes déjà connecté au wifi dans un avion ou un bateau de croisière, vous l’avez probablement utilisé. L’idée de base est que les stations terrestres connectées à Internet, appelées passerelles, peuvent envoyer des données vers le haut à un satellite qui les relaie ensuite à des antennes situées ailleurs sur le sol – ou sur un bateau ou un avion.

Le problème de cette prouesse technologique est que tout cela est très cher. Le lancement de satellites dans l’espace peut coûter des centaines de millions de dollars, et cela ne tient même pas compte de ce qu’il faut pour franchir les obstacles réglementaires. Au cours des vingt dernières années, de nombreuses entreprises ont tenté sans succès de percer le modèle économique. Mais assez soudainement, le jeu de l’internet spatial a changé.

« La crise du Covid-19 a considérablement accéléré l’attention et l’investissement dans la technologie des satellites », a déclaré à Recode Babak Beheshti, doyen du College of Engineering and Computing Sciences du New York Institute of Technology. Beheshti a ajouté que le nombre de lancements avait été multiplié par dix entre l’année dernière et cette année. « Pourquoi ? Parce que les écoles, les gouvernements locaux et d’autres ont soudainement eu besoin d’avoir un accès Internet haut débit dans des zones où il n’y avait vraiment aucune infrastructure en place. »

Cela pourrait sembler être la preuve que le haut débit par satellite est enfin en passe de résoudre la fracture numérique, mais la situation reste ténue. Alors que SpaceX a commencé à mettre à feu ses satellites Starlink, Amazon a reçu en juillet l’approbation de la Commission fédérale des communications (FCC) pour lancer 3 236 satellites en orbite terrestre basse pour une constellation de son cru appelée Projet Kuiper. Pendant ce temps, les leaders de longue date de l’industrie du haut débit par satellite, comme Viasat, ne parviennent pas à lancer de nouveaux satellites dans le ciel assez rapidement pour répondre à la demande. Et en cours de route, le gouvernement fédéral promet des milliards de dollars de subventions aux entreprises qui apportent le haut débit à l’Amérique rurale.

D’une certaine manière, le rêve de connecter tout le monde sur Terre n’a jamais été aussi proche. À d’autres égards, il est difficile de dire si les dernières idées innovantes souffriront des mêmes écueils que celles des années passées.

Le haut débit par satellite, brièvement expliqué

Le haut débit par satellite est exactement ce qu’il semble être : un accès Internet à haut débit fourni par satellite. L’idée de base n’a pas beaucoup changé depuis l’apogée de la télévision par satellite à la fin des années 90, lorsque les entreprises transmettaient la connectivité Internet à la même antenne qui recevait votre signal HBO à des vitesses qui étaient plus rapides que l’accès commuté, mais toujours plus lentes que le haut débit d’aujourd’hui.

En 2020, il existe deux principales façons dont les entreprises fournissent le haut débit par satellite. La principale différence entre eux est la hauteur de l’orbite des satellites. Les satellites géosynchrones, qui orbitent à environ 22 000 miles au-dessus d’un endroit fixe de la surface de la Terre, sont une technologie plus ancienne que des entreprises comme Viasat utilisent pour les connexions à large bande. Vous avez probablement utilisé cette technologie pour le wifi en avion.

Puis il y a les constellations en orbite basse, qui sont composées de centaines, voire de milliers, de plus petits satellites qui orbitent entre 300 et 1 200 miles au-dessus de la Terre. C’est l’approche qui fait le plus parler d’elle ces derniers temps, et celle qu’adoptent SpaceX et Amazon.

Les satellites géosynchrones sont la technologie la plus mature et la plus éprouvée. Viasat et une société appelée Hughes, qui est l’ancienne société mère de DirecTV, existent depuis des décennies. (DirecTV a en fait utilisé ses antennes et son infrastructure pour offrir un service d’Internet par satellite appelé DirecPC à la fin des années 90.)

Viasat et Hughes sont également les deux sociétés les plus susceptibles d’offrir le haut débit par satellite dans les régions reculées des États-Unis à l’heure actuelle. Si vous êtes quelqu’un qui vit dans la nature du New Hampshire, où il n’y a pas d’options de haut débit terrestre, vous pouvez obtenir une version de DSL, qui fonctionne sur les lignes téléphoniques en cuivre existantes, qui est essentiellement aussi lente que l’accès commuté. Vous pouvez également vous abonner à un service de haut débit par satellite géosynchrone auprès de Viasat ou de Hughes et obtenir des vitesses comparables à celles du haut débit de base : environ 25 mégabits par seconde. Les plans commencent à 40 à 50 $ par mois et deviennent plus chers si vous voulez plus de bande passante.

Bien qu’ils soient fiables, ces systèmes de satellites géosynchrones ont quelques problèmes. Le principal est la latence. Les satellites se trouvent à des milliers de kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, il faut donc du temps pour que les données voyagent – et cela peut signifier un léger retard entre l’envoi et la réception. Ce n’est pas un problème si vous ne faites que naviguer sur le web. C’est un problème important si vous essayez de diffuser des jeux vidéo ou de passer des appels vidéo, ce que nous faisons tous de plus en plus souvent. Il suffit de penser aux correspondants des journaux télévisés à distance qui doivent attendre un demi-temps entre le moment où le présentateur en studio pose la question et celui où ils l’entendent dans leur oreillette, car le signal monte jusqu’à un satellite de communication puis redescend à la surface.

Les constellations en orbite basse, comme celles que SpaceX et Amazon sont en train de construire, promettent de résoudre le problème de latence. Comme les satellites sont plus proches du sol, les données n’ont pas à parcourir une aussi grande distance. Selon M. Musk, cela signifie que les satellites Starlink de SpaceX, qui seront en orbite à environ 340 miles au-dessus de la surface, offriront une faible latence, réduisant ainsi le risque de décalage. La question de la latence est d’ailleurs très importante pour la FCC et sa décision de distribuer des milliards de dollars de subventions. L’agence affirme qu’elle donnera la priorité aux réseaux qui offrent une faible latence lorsqu’elle distribuera des fonds.

Pour autant, d’autres questions restent sans réponse sur la rapidité et la fiabilité des constellations en orbite basse nouvellement conçues. Contrairement aux satellites géosynchrones, qui sont fixés au-dessus d’un point, les satellites en orbite basse font le tour de la planète toutes les 90 à 120 minutes. Ils sont conçus pour rester connectés à la station terrestre et à l’utilisateur final en restant connectés les uns aux autres, mais si cette chaîne est rompue, la connexion sera interrompue. Ces constellations sont également composées de milliers de satellites relativement petits – les satellites Starlink pèsent moins de 600 livres – ce qui signifie qu’elles nécessitent de multiples lancements, qui sont coûteux.

« Plus le nombre de satellites augmente, plus ils optimisent l’architecture du réseau », a expliqué Manny Shar, responsable des analyses chez Bryce Space and Technology. « Au cours des deux prochaines années, nous devrions voir des améliorations décentes dans les zones rurales où la capacité est vraiment limitée, et la concurrence pour améliorer cela est limitée. Donc, à tout le moins, il y aura une option alternative dont ces utilisateurs ruraux pourront profiter. »

Le point de Shar sur la concurrence limitée est important. De nombreuses régions des États-Unis, par exemple, ont accès à des connexions DSL plus lentes grâce aux lignes téléphoniques, mais comme la mise à niveau de cette infrastructure est très coûteuse, les sociétés de télécommunications qui desservent ces régions sont souvent peu incitées à le faire. Cela laisse les résidents dépendant d’un mélange de mauvaises connexions câblées et de réseaux cellulaires souvent ponctuels.

Les nouvelles technologies comme la 5G pourraient ostensiblement apporter des vitesses cellulaires plus rapides aux zones éloignées, mais encore une fois, la construction de cette infrastructure prend du temps et de l’argent. Le haut débit par satellite, quant à lui, peut transmettre un accès Internet rapide, fiable et potentiellement abordable à presque tout endroit de la planète. Cela nécessite également du temps et de l’argent, mais ce que nous voyons en 2020, c’est que la pandémie attire toutes sortes d’investissements dans la technologie, ce qui signifie que davantage de satellites sont lancés.

Les systèmes de haut débit par satellite géosynchrone et en orbite terrestre basse ont tous deux des avantages et des inconvénients. Le premier est déjà viable, bien qu’il ne soit pas parfait. Le second est prometteur, bien que non réalisé. Mais pour atteindre cet objectif de connecter plus de gens, tout se résumera à l’argent.

La lente marche du progrès

L’avenir du haut débit par satellite dépend en grande partie de qui peut obtenir la plus grande bande passante dans l’espace pour le moins d’argent. Chaque satellite individuel, de par sa conception, ne peut offrir qu’une quantité limitée de bande passante, de sorte que les entreprises fabriquent de nombreux satellites à lancer en même temps – comme le fait SpaceX – ou investissent dans des améliorations technologiques et lancent de nouveaux satellites tous les quelques années. C’est la stratégie de Viasat, qui prévoit de lancer l’année prochaine un nouveau satellite appelé Viasat 3, qui devrait améliorer considérablement son réseau. Ce satellite et d’autres comme lui pèsent des dizaines de milliers de livres, donc ces lancements sont coûteux.

On pourrait voir l’intérêt de lancer beaucoup de petits satellites au fil du temps, surtout si vous êtes une entreprise comme SpaceX et que vous possédez vos propres fusées. Amazon et son projet Kuiper, de même, ont l’avantage d’être détenus par Jeff Bezos, qui possède également le constructeur de fusées Blue Origin. On ne sait toutefois pas comment Blue Origin pourrait s’intégrer au projet Kuiper. En fait, Amazon a révélé très peu de choses sur le projet, si ce n’est qu’il prévoit d’offrir un service Internet haut débit abordable et à faible latence par le biais de satellites en orbite terrestre basse.

« Il y a encore trop d’endroits où l’accès au haut débit n’est pas fiable ou n’existe pas du tout », a déclaré Dave Limp, vice-président senior d’Amazon, dans une déclaration faisant suite à l’approbation par la FCC du premier lancement du projet Kuiper. « Notre investissement de 10 milliards de dollars créera des emplois et des infrastructures à travers les États-Unis qui nous aideront à combler ce fossé. »

La vente de haut débit par satellite abordable aux clients individuels dans les zones rurales ne générera pas suffisamment de revenus pour envoyer les satellites nécessaires dans l’espace. Encore une fois, chaque lancement coûte des centaines de millions de dollars, et vendre un service pour 40 dollars par mois à des ménages individuels ne peut pas couvrir les coûts de démarrage. Et même dans ce cas, tous ceux qui ont besoin d’un accès à Internet ne peuvent pas se le permettre. Ce défi économique explique en partie pourquoi le rêve d’offrir l’internet par satellite à n’importe qui sur Terre – ou tout autre type d’internet fiable et à haut débit – a été si insaisissable.

C’est aussi pourquoi les entreprises qui ont réussi à construire des réseaux à large bande par satellite ont abordé le défi sous différents angles. Viasat, par exemple, a passé des années à développer une activité d’entreprise, vendant de la bande passante à l’armée et aux gouvernements, sans oublier de vous aider à obtenir du wifi dans les avions. Aujourd’hui, l’entreprise affirme que la demande du marché grand public est en hausse et qu’elle a tout simplement explosé depuis l’apparition de la pandémie. Et cette demande ne provient pas nécessairement des régions les plus éloignées.

« Il s’avère qu’une grande partie de la demande tend à se situer autour des grandes zones métropolitaines », a déclaré Mark Dankberg, PDG de Viasat. « Sur les marchés où la demande est la plus forte – dans le Midwest, dans le Sud-Est – nous manquons de bande passante depuis deux ans. Nous ne pouvons donc pas avoir autant de clients supplémentaires jusqu’à ce que nous obtenions notre prochain satellite. » Dankberg a ajouté que Viasat développe une technologie qui impliquerait de connecter ses satellites géosynchrones existants avec ses propres satellites en orbite terrestre basse, ainsi que les réseaux cellulaires, pour des connexions plus rapides et à faible latence.

Comme l’a récemment expliqué Emily Stewart de Recode, l’accès au haut débit n’est pas seulement un problème dans les zones rurales du Montana. Même dans les centres-villes et les banlieues, l’infrastructure permettant d’offrir un accès Internet à haut débit n’existe pas ou est trop chère pour que de nombreuses personnes puissent se l’offrir. Cela signifie que de nouvelles options, y compris l’Internet spatial, pourraient connecter des millions d’Américains plus rapidement qu’il ne le faudrait pour étendre l’infrastructure terrestre existante.

Cela ne rend pas moins prioritaire la fourniture d’un accès à ceux qui vivent dans des régions éloignées, et les programmes de subvention du gouvernement aident à y parvenir, bien que lentement. Par coïncidence, juste au moment où la pandémie a poussé le pays à se verrouiller, la FCC a lancé son Rural Digital Opportunity Fund, qui fournira jusqu’à 16 milliards de dollars aux entreprises de télécommunications qui étendent l’accès à Internet dans les zones rurales. SpaceX a demandé un financement, bien qu’il doive prouver que son service offre la faible latence et les vitesses élevées requises par l’agence pour obtenir l’argent. Viasat a reçu 87,1 millions de dollars de financement d’un programme similaire de la FCC l’année dernière.

Encore, en l’absence de financement gouvernemental, des entreprises comme SpaceX et Amazon sont dans une position unique pour prendre la tête de l’industrie du haut débit par satellite, car la construction d’une telle infrastructure sera utile pour d’autres raisons. SpaceX est en position de force pour livrer ses satellites en orbite terrestre basse. L’avantage pour Amazon de posséder son propre réseau à large bande par satellite semble également évident. Lorsqu’il sera mis en ligne, le projet Kuiper pourrait être une aubaine immédiate pour l’activité AWS de la société.

« Amazon est essentiellement, effectivement va être son propre plus gros client pour vraiment amorcer la pompe pour le flux de revenus », a déclaré Beheshti, qui est également un membre senior de l’Institute of Electrical and Electronics Engineers. « Et puis, évidemment, les flux de revenus supplémentaires proviendraient des consommateurs individuels résidentiels. »

Les avantages des services Internet par satellite sont évidents depuis des années. Cependant, pendant des années, les entreprises ont lutté pour que ces ambitions deviennent réalité. Ce n’est pas faute d’essayer – et d’essayer des approches créatives, aussi. Alphabet poursuit un projet appelé Loon, qui a débuté comme une expérience de Google il y a environ 10 ans. Loon consiste à utiliser des ballons à haute altitude pour diffuser l’accès à l’internet dans les zones rurales. Après avoir été déployée à Porto Rico après l’ouragan Maria, une flotte de ballons Loon a commencé à fournir des services à des millions de personnes au Kenya en juillet, marquant la première application commerciale de la technologie.

Pendant ce temps, Facebook a eu ses propres plans farfelus. Son initiative appelée Internet.org qui vise à connecter la planète entière a subi un gros revers en 2016 lorsqu’une fusée SpaceX transportant un satellite destiné à fournir un accès à Internet à l’Afrique subsaharienne a explosé sur le pas de tir. Il y avait aussi le projet Aquila, qui consistait à envoyer des drones à énergie solaire à 60 000 pieds dans l’atmosphère pour connecter les zones rurales. La société a abandonné le projet en 2018.

Les grandes sociétés Internet comme Facebook et Google ont également fait face à des réactions négatives pour leurs projets de connectivité élevés. Alors que des projets comme Loon et Internet.org sont présentés comme des initiatives caritatives visant à servir le bien public, les critiques disent qu’ils risquent de violer les principes de la neutralité du réseau et de servir les intérêts des entreprises plutôt que ceux du public. Après tout, un service Internet gratuit ou à faible coût de Facebook ou Google pourrait simplement orienter des milliards de personnes vers les produits et services de Facebook et Google, balkanisant l’Internet tel que nous le connaissons.

Avec tous ces efforts, il y aura forcément plus d’échecs, et peut-être plus de contrecoup, à l’avenir. L’objectif d’Elon Musk d’offrir le haut débit à tous les habitants de la Terre est ambitieux. Nous savons qu’une telle chose est techniquement possible. Elle est coûteuse, et de nombreuses personnes intelligentes s’efforcent de trouver un moyen de la financer, tandis que d’autres technologies prometteuses, comme la 5G, continuent de voir le jour. Mais si quelque chose devait motiver un tel bouleversement dans le secteur des services internet, la pandémie devrait le faire. Jamais auparavant nous n’avons autant dépendu de la connectivité. Nous pourrions bien devoir quitter la planète Terre pour l’obtenir.