Une technologie de pointe qui inspire !

: © EADS Astrium

Pas moins de trente satellites – sans oublier l’infrastructure au sol associée – composeront le système de navigation européen Galileo. 27 seront dédiés à l’exploitation, tandis que les trois derniers resteront en réserve. Gravitant autour de la Terre sur trois plans orbitaux, à environ 23 300 km d’altitude, ces satellites émettront les signaux horaires et les coordonnées de leur position orbitale aux récepteurs au sol, lesquels détermineront leur distance par rapport au satellite et finalement leur position terrestre à partir de la durée de propagation des signaux. Pour calculer précisément une position au mètre près en tout point de la surface du globe, le récepteur a besoin des signaux d’au moins quatre satellites, ce qui nécessite une infrastructure orbitale totalement inédite. La phase de validation en orbite (IOV) est un jalon déterminant dans l’élaboration du système, puisqu’elle jette les bases de la future constellation. Jouant le rôle de passerelle avec l’IOV, le satellite de test Giove-B fera véritablement œuvre de précurseur dans l’espace.

: Giove-B est doté d’une technologie dernier cri puisque, puisque, outre les traditionnelles horloges au rubidium, un maser passif à hydrogène (S-PHM) sera pour la première fois utilisé. Ces horloges atomiques – les plus précises jamais utilisées dans l’espace – permettront au système de navigation européen d’offrir une précision supérieure à celle de son rival américain, le GPS. « La charge utile du satellite reposera précisément sur ce type d’horloge. Galileo bénéficiera ainsi d’un point d’ancrage hors pair qui lui permettra de planifier en amont les appareils, applications et services associés », explique Oliver Juckenhöfel, Directeur des Programmes futurs d’Astrium.

Le « maser à hydrogène »: © EADS Astrium / Raoul Kieffer

Rendre le concept d’horloge atomique intelligible pour le profane est aussi difficile que d’en saisir le fonctionnement. Depuis des milliers d’années, l’homme s’appuie sur des constantes naturelles pour structurer sa vie par rapport au temps. L’objectif consistait jadis à déterminer la période la plus propice à l’ensemencement et la moisson ; puis vint la découverte du monde… Les constantes naturelles, sur lesquelles s’appuyait l’homme pour mesurer le temps, sont rapidement passées au second plan. En 1736, John Harrison mit au point une montre maritime qui préfigura le principe de navigation, encore valable aujourd’hui. Les mesures obtenues avec son « H1 », et les modèles qui suivirent, permirent très vite de déterminer la longitude des navires au cours de leur traversée, en plus de leur latitude calculée à partir de cartes stellaires. Depuis, la précision des montres est également devenue un indicateur de positionnement, y compris en dehors du domaine maritime. Quelques temps plus tard, l’atome – et ses propriétés observées dans diverses conditions – s’avéra être une constante dans la mesure des cycles temporels, ce qui conduisit, au milieu du XXème siècle, au développement d’une horloge atomique à hydrogène capable de mesurer le temps de façon mille fois plus précise que la meilleure horloge atomique au monde. Un tel « maser à hydrogène » servira également au programme Galileo, de sorte qu’il ne se déréglera théoriquement que d’une seconde en un million d’années.

Ces horloges atomiques sont les meilleurs compagnons de route des satellites de navigation, puisqu’elles garantissent un degré d’exactitude optimal en matière de localisation. Les automobilistes qui utilisaient jusqu’à présent un GPS pourront désormais se réjouir à l’idée de disposer de systèmes de navigation encore plus fiables : plus la synchronisation des satellites et des stations sol sera exacte, plus les cartes, les positions et les directions seront précises. La moindre milliseconde d’écart dans l’espace, soit un millième de seconde, équivaut à une erreur de 300 mètres sur Terre !

Sécuriser les signaux Galileo: © ESA / Image P. Carril

Galileo sera la toute première constellation de satellites envoyée par l’Europe en orbite terrestre moyenne (MEO). Bien que ce type d’orbite soit particulièrement stable, il présente toutefois l’inconvénient d’exposer les satellites à un plus fort rayonnement que celui reçu en orbite géostationnaire (GEO) classique. Pour déterminer l’étendue du phénomène, Giove-B sera équipé d’instruments de mesure de ce rayonnement. Le cœur de la charge utile de navigation du satellite, et de ses successeurs, est composé d’un générateur de signaux (NSGU), qui produira les signaux de navigation requis pour capter et utiliser les fréquences d’émission réservées – principale mission des satellites. Cela garantira un signal ininterrompu jusqu’à la phase de validation en orbite, même au terme de la durée de vie du satellite Giove-A, lancé en 2005, qui faisait office de simple porteuse de fréquence (Galileo utilisera les bandes L1, E5 et E6). Giove-B possède déjà une capacité de diffusion totale des signaux applicables à l’ensemble du système. Le codage MBOC, qui n’a fait l’objet d’un accord entre les Etats-Unis et l’Union européenne que l’année dernière, est déjà exploité par Giove-B. Ce codage préfigure l’interopérabilité et la compatibilité du système Galileo avec la future génération de satellites GPS.

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