• Dans les zones rurales isolées, le satellite devient une alternative compétitive à la fibre, dont le déploiement initial a une forte empreinte carbone. Le compromis est un débit plus faible et une latence plus élevée, notamment en GEO.
• Cette étude permet d’affiner une politique d’achats et de conception de systèmes respectueuse de l’environnement. Pour des portefeuilles de clients hétérogènes, des stratégies hybridant des services de connectivité LEO et GEO peuvent permettre de minimiser les émissions de gaz à effet de serre.
Résumé
Les systèmes satellitaires en orbite terrestre basse ( ) et en orbite géostationnaire ( ) offrent des capacités complémentaires, mais reposent sur des philosophies de conception fondamentalement différentes qui déterminent leur empreinte carbone intrinsèque. Cet article présente une analyse de l’empreinte carbone d’une grande constellation LEO, en la comparant à celle des satellites GEO. La méthodologie quantifie à la fois les émissions intrinsèques (provenant de la fabrication des satellites, du lancement et des infrastructures au sol) et les émissions opérationnelles (provenant des stations au sol et des terminaux des utilisateurs). En nous appuyant sur des analyses du cycle de vie publiées pour les systèmes GEO et sur des analyses représentatives basées sur la nomenclature (BOM) des constellations LEO contemporaines, nous constatons que l’empreinte carbone des systèmes LEO est dominée par la fabrication des satellites (40 %) et les terminaux d’abonnés (38 %), remettant ainsi en question les hypothèses dominantes et l’attention généralement portée aux émissions liées au lancement, celles-ci ne représentant que 17 % dans cette étude. Les émissions intrinsèques et opérationnelles des stations au sol représentent une part plus faible, à 5 %.
En revanche, les systèmes GEO concentrent les émissions intrinsèques sur un petit nombre de grands engins spatiaux à longue durée de vie, souvent estimées à environ 56 ktCO2e sur une durée de vie de 15 ans par satellite dans la littérature. Étant donné que les architectures et les modes d’utilisation diffèrent, une comparaison équitable nécessite une normalisation par rapport au service fourni (par exemple, par abonné, par gigaoctet). Nous abordons les choix méthodologiques, les incertitudes et les implications pour des achats et une conception de systèmes respectueux du climat.
Introduction
La connectivité par satellite est de plus en plus considérée comme un complément aux réseaux terrestres, en particulier pour la couverture des zones rurales et isolées (zones à faible densité de population éloignées des infrastructures de connectivité déjà en place), où la fibre optique ne peut être déployée en raison du coût élevé des travaux de génie civil et où l’accès fixe-mobilen’est pas disponible, en plus d’offrir une mobilité et un backhaul résilient. Pourtant, les implications carbone du choix d’une architecture orbitale plutôt qu’une autre restent difficiles à comparer. Les données publiques sur la fabrication des engins spatiaux sont rares, les émissions de lancement varient selon le véhicule et le propergol utilisé, et les configurations du segment sol diffèrent d’un déploiement à l’autre. Les systèmes LEO utilisent de nombreux petits satellites à basse altitude, lancés fréquemment et renouvelés selon des cycles relativement courts, tandis que les systèmes GEO utilisent une poignée de grands engins spatiaux à altitude géostationnaire qui fonctionnent pendant plus d’une quinzaine d’années. Ces différences structurelles ont des conséquences sur le carbone incorporé, la cadence des mises à niveau et la répartition des impacts par unité de service fourni.
Périmètres de la comparaison et méthodologie
La comparaison présentée ici couvre les émissions incorporées issues de trois phases clés : la fabrication des engins spatiaux (y compris les structures, les panneaux solaires, les batteries, l’électronique et les sous-systèmes de charge utile), les activités de lancement et la fabrication du segment sol (les gateways terrestre et équipements utilisateurs). Le champ d’application inclut également les émissions opérationnelles générées par les stations au sol et les terminaux utilisateurs pendant la phase d’exploitation. Cependant, l’analyse exclut les opérations en orbite, la gestion de fin de vie et les effets à haute altitude autres que le CO2 qui dépassent les facteurs d’émission standard. De plus, ces impacts peuvent varier considérablement entre les systèmes LEO et GEO en raison des différences de types de terminaux et de cycles de service.
Deux approches complémentaires dominent la pratique actuelle en matière d’évaluation. Pour les systèmes GEO, les analyses de cycle de vie publiées fournissent des chiffres pour l’ensemble du satellite qui combinent la fabrication et le lancement, généralement amortis sur 15 ans. Pour les systèmes LEO, où les nomenclatures publiques des satellites et les données de fabrication détaillées sont limitées, les analystes combinent souvent une approche basée sur la nomenclature avec la comptabilisation du lancement. Dans une analyse LEO représentative reflétant les constellations du début des années 2020, la fabrication des engins spatiaux est estimée à l’aide de facteurs liés aux matériaux et aux sous-systèmes (par exemple, l’aluminium de l’ordre de 18 kgCO2e par kilogramme ; les modules solaires de l’ordre de 1 tCO2e par mètre carré ; les impacts des batteries variant selon la composition chimique et le fournisseur), tandis que les émissions de lancement sont attribuées à l’aide de facteurs spécifiques aux véhicules, les missions de charge moyenne à base de kérosène s’élevant généralement à l’ordre de deux kilotonnes de CO2e par lancement. Les impacts liés à la fabrication du segment sol sont estimés à partir du nombre typique de gateways terrestre et des équipements utilisateurs. Afin de permettre la comparaison, les résultats sont annualisés et, dans la mesure du possible, normalisés par rapport au nombre d’abonnés pour les constellations considérées.
Même si la fibre optique semble générer moins d’émissions de CO₂ que les satellites, les chiffres réels concernant les émissions de CO₂ liées à la fibre optique dans les zones rurales pourraient être bien plus élevés en raison des travaux de génie civil d’envergure, indispensables pour l’installation dans des zones dépourvues d’infrastructures existantes.
Résultats
L’étude montre que le segment sol (stations au sol et terminaux utilisateurs) est le principal contributeur, représentant 43 % de ce total, suivi de près par le segment spatial à 40 % et le segment de lancement à 17 %. Une ventilation détaillée du segment sol révèle que les émissions provenant des kits satellites des utilisateurs constituent la source dominante, représentant 38 % des émissions totales de la constellation, tandis que les stations au sol contribuent aux 5 % restants.
Il convient de noter que ces résultats remettent en cause l’idée reçue selon laquelle les activités de lancement seraient la principale source d’émissions ; dans cette analyse, l’empreinte du segment spatial est plus de deux fois supérieure à celle du segment de lancement. Ce profil d’émissions reflète l’architecture du système LEO. De plus, une analyse spécifique par segment indique que la consommation d’énergie opérationnelle est le principal facteur pour le segment sol, représentant 87 % de ses émissions. Pour le segment de lancement, la combustion du propergol est le facteur le plus important, responsable de 85 % du total. Les totaux de l’ordre de grandeur pour une grande constellation en orbite basse (LEO) s’élèvent à plus de 500 ktCO2e par an lorsqu’on agrège les émissions intrinsèques et opérationnelles des trois segments, les valeurs exactes dépendant de la taille de la constellation, du taux de renouvellement, de la classe de véhicules, des choix de matériaux et, surtout, du nombre total de terminaux utilisateurs.
Pour les satellites en orbite géostationnaire (GEO), les évaluations publiées font généralement état d’environ 56 ktCO2e par satellite sur une durée de vie de 15 ans, ce qui correspond à environ 3,7 ktCO2e par an en valeur annualisée. Étant donné qu’un petit nombre de satellites GEO peut couvrir de vastes régions avec une capacité stable, les émissions intrinsèques par unité de couverture géographique peuvent être faibles ; cependant, le long cycle de renouvellement ralentit l’adoption de matériaux à faible impact ou de charges utiles à haut rendement. La fabrication des stations au sol dans les réseaux centrés sur les GEO varie selon les applications, mais son empreinte est souvent plus faible que celle des engins spatiaux lorsqu’elle est amortie sur de longues durées de vie.
Une perspective par client illustre l’importance des choix d’allocation. Pour les grandes constellations LEO, nous avons rapporté environ 130 kg CO2e par abonné et par an, mais il est important de souligner que ce chiffre peut varier de quelques kilogrammes à plus de plusieurs centaines de kilogrammes de CO2e par client et par an, en fonction du nombre d’abonnés desservis par la constellation, de la manière dont les émissions de lancement sont réparties, de l’utilisation supposée et du traitement des équipements des utilisateurs. Cette empreinte est principalement attribuée à la constellation elle-même (environ 60 %) et aux équipements des abonnés (près de 40 %). À l’inverse, dans le cas des constellations GEO, les émissions sont davantage imputables aux équipements des utilisateurs, qui représentent 70 % des émissions totales estimées à environ 39 kgCO2e par abonné et par an.
Empreinte carbone annuelle par abonné (kgCO2e) des connectivités LEO, GEO et par fibre optique.
Par rapport au haut débit terrestre, les émissions annuelles par abonné de la constellation LEO sont nettement supérieures à la moyenne nationale française pour la fibre optique[1]. Cependant, cette comparaison directe est trompeuse pour deux raisons principales. Premièrement, les émissions totales du système satellitaire sont réparties sur une base d’abonnés beaucoup plus restreinte. Deuxièmement, et c’est plus important encore, les moyennes nationales pour la fibre optique incluent souvent des déploiements « brownfield » à faible impact. En France, le déploiement de la fibre optique a en effet eu un impact environnemental maîtrisé grâce à la réutilisation massive de l’infrastructure existante du réseau de cuivre — notamment plusieurs milliers de kilomètres de conduites souterraines et des millions de poteaux existants. Cette stratégie a permis d’éviter les travaux de génie civil lourds et à forte intensité carbone nécessaires à une nouvelle construction.
Les systèmes satellitaires, en revanche, sont conçus pour les régions isolées à faible densité de population et dépourvues d’infrastructures préexistantes. Dans ces zones « vierges », le déploiement de la fibre optique à partir de zéro aurait un impact carbone notable, rendant le satellite plus compétitif. Cependant, cet avantage s’accompagne de compromis importants pour l’utilisateur final, à savoir un débit plus faible et une latence plus élevée, en particulier avec les satellites GEO. Une comparaison équitable entre les émissions totales des satellites, y compris les équipements terrestres, et celles de la fibre optique ne devrait en effet prendre en compte que les connexions rurales isolées et les infrastructures de fibre optique déployées dans cette zone.
Par ailleurs, la comparaison environnementale entre le satellite et la fibre optique donne des résultats très différents selon l’indicateur utilisé. À la base du gigaoctet, la fibre optique est bien plus efficace en raison de son débit binaire supérieur. À l’inverse, lorsque les émissions sont normalisées par zone couverte (par km²), le satellite devient un choix plus respectueux de l’environnement, mais uniquement à condition que cette zone soit peuplée et ait besoin de ce service. L’avantage réside dans la connexion efficace des personnes, et non pas simplement dans la couverture du territoire.
L’absence de normes de normalisation harmonisées représente donc un défi majeur pour l’évaluation de l’impact environnemental des constellations de satellites. Selon le nombre d’abonnés supposé, les émissions calculées par client peuvent varier de plus d’un ordre de grandeur. Par conséquent, des indicateurs tels que le kgCO2e par abonné, par gigaoctet transmis ou par kilomètre carré couvert donnent des résultats incohérents et souvent incomparables. En ce qui concerne les questions d’harmonisation des méthodologies, la Commission européenne a lancé, en décembre 2025, une consultation publique dans le cadre de l’initiative PEFCR (Product Environmental Footprint Category Rules), dans le but d’établir une méthodologie uniforme et systématique pour calculer les émissions de carbone issues des activités spatiales. Orange a participé à cette consultation. Parallèlement, une loi sur l’espace (Space Act) est en cours de discussion au niveau de l’Union européenne.
Cette analyse confirme clairement que l’architecture LEO entraîne un profil d’émissions nettement plus élevé que celui des systèmes GEO et des réseaux terrestres à fibre optique. Il s’agit bien sûr d’une conséquence inhérente au modèle LEO, qui repose sur un grand nombre de satellites lancés ayant une durée de vie opérationnelle courte et nécessitant un renouvellement fréquent. Cette question est appelée à devenir une préoccupation environnementale plus importante, car les constellations LEO seront déployées au cours des prochaines décennies sur des orbites plus basses (par exemple, 350 km), où une traînée atmosphérique accrue raccourcira la durée de vie des satellites et accélérera encore davantage le cycle de fabrication et de lancement. Bien que la phase de fin de vie dépasse le cadre de cette étude, il est important de noter que les satellites LEO récents soulèvent des inquiétudes concernant la pollution par les débris spatiaux. Ainsi, le passage à des orbites très basses pourrait atténuer l’accumulation de débris spatiaux à long terme, mais potentiellement au prix d’une augmentation des émissions de carbone sur Terre.
Limites de l’étude et recommandations pour le choix des technologies orbitales
Il est important de reconnaître que la précision de ces résultats est sujette à des incertitudes. Celles-ci proviennent principalement de deux sources : (i) la rareté des données publiques et la variabilité inhérente aux facteurs d’émission, et (ii) les hypothèses simplificatrices nécessaires pour modéliser les composants complexes du système LEO. Bien que certaines émissions aient nécessairement été exclues du champ de cette analyse, ces limites soulignent le besoin critique d’une plus grande transparence de l’industrie et de données standardisées pour affiner les évaluations futures et guider le développement durable dans le secteur spatial.
Du point de vue des opérateurs de télécommunications, la connectivité via des satellites LEO ou GEO n’est pas considérée comme un substitut, mais comme un complément essentiel aux réseaux terrestres. Le choix d’un acteur du secteur des satellites orbitaux sous l’angle climatique doit commencer par une définition claire des exigences de service — latence, mobilité, couverture et capacité — et se poursuivre par une comparaison normalisée, basée sur des scénarios, des impacts environnementaux intrinsèques et opérationnels.
[1] Document de l’ADEME, « Évaluation de l’empreinte environnementale de la fourniture d’accès à Internet en France ». Action collective de mise en œuvre du RCP Fourniture d’Accès à Internet, 2024.
L’impact du cycle de vie des satellites LEO sur l’encombrement actuel de l’orbite :
L’encombrement de l’orbite autour de 550 km est dû aux satellites périmés (abandonnés) et/ou leurs débris qui circulent encore de manière aléatoire dans la thermosphère avant d’être complètement vaporisés dans la mésosphère après une dizaine d’années.
Cela incite les acteurs du secteur spatial à se rapprocher davantage de la Terre, ce qui réduit la durée de vie des satellites à environ 2 à 4 ans, au lieu de plus de 5 ans. Ce phénomène entraîne un besoin accru de remplacement des constellations, augmentant ainsi leur empreinte carbone. À cet impact s’ajoute une préoccupation supplémentaire concernant la couche d’ozone, potentiellement affectée par la désintégration de ces satellites lors de leur rentrée dans les hautes couches de l’atmosphère.
