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Galileo, l’indépendance européenne pour le positionnement par satellite




Jacqueline DOUSSON


Compilation de différents articles en provenance notamment du site de l’ESA

Les utilisateurs européens des satellites de navigation n’ont d’autre alternative aujourd’hui que de se fonder sur les données fournies par le GPS américain ou le GLONASS russe pour connaître leur position. Or ces deux systèmes sont sous contrôle d’opérateurs militaires qui ne peuvent donc garantir la continuité du service ; en cas de situation internationale tendue le signal pourrait être crypté ou dégradé pour les utilisateurs en dehors des forces armées des pays responsables du service. Par ailleurs, la navigation par satellite est devenue la norme pour la navigation en haute mer et bientôt pour les transports terrestres et la circulation aérienne ; une coupure de signal peut déjà aujourd’hui être très grave mais quand la localisation par satellite se sera généralisée, elle pourrait mettre en péril l’efficacité des transports et la sécurité des personnes.

C’est pourquoi dès les années 90, l’Union européenne a compris à quel point il était important que l’Europe se dote d’un système mondial indépendant placé sous contrôle civil. C’est un projet de très grande envergure qui a officiellement démarré en mars 2002, même si l’ESA, Agence Spatiale Européenne, maître d’oeuvre de Galileo y travaille déjà depuis plusieurs années.

Un premier satellite expérimental sera lancé fin 2004 : il permettra de caractériser les technologies critiques qui sont en cours de développement. Entre 2005 et 2006, de un à quatre satellites seront lancés pour valider la constellation Galileo de base et le segment sol associé. La capacité opérationnelle totale devrait être atteinte en 2008.

Les contraintes

En plus de préserver l’indépendance européenne, d’autres facteurs ont été pris en compte dans l’élaboration du projet :

• Galileo devra être compatible avec les programmes GPS et GLONASS, ainsi il deviendra une des pierres angulaires du futur Système mondial de navigation par satellite (GNSS). Le GNSS, placé sous contrôle civil permettra de déterminer une position quasiment en tout endroit du monde, même dans des villes où la hauteur des bâtiments interdit le passage des signaux provenant de satellites situés à une faible hauteur par rapport à l’horizon.

• Les latitudes élevées sont mal desservies par le système GPS, notamment l’Europe du Nord. Pour y remédier les orbites de Galileo seront plus inclinées par rapport à l’équateur que celles du GPS.

La technologie

Pour connaître l’endroit où l’on se trouve, il faut avoir une horloge précise. C’était déjà vrai au XVIIème siècle quand les navigateurs, pour estimer la longitude, devaient connaître l’heure d’un point de référence, en l’occurrence Greenwich, en sachant que l’heure locale est modifiée d’une heure par rapport à celle de Greenwich par segment de 15 degrés de longitude parcouru. Jusqu’à l’invention de John Harrisson, dont l’horloge ne variait que d’une seconde par jour (d’où une précision spatiale de 500m), les mécanismes embarqués étaient très imprécis, d’où quelques surprises ...

La problématique n’a pas tellement changé depuis, pour savoir où l’on est, il nous faut toujours mesurer le temps, seulement la dérive n’est plus que de quelques milliardièmes de seconde par jour ! Pourquoi avoir besoin d’une telle précision dans la mesure du temps, parce que tout système de navigation par satellite est basé sur le temps que met pour arriver jusqu’à vous un signal émis par le satellite, signal qui voyage à la vitesse de la lumière !

Et quand on cherche à mesurer un temps avec une grande précision, c’est bien sûr vers la Suisse que l’on se tourne. Plus précisément vers Neuchâtel où sont mises au point les 2 types d’horloges qui seront embarquées. Une spin-off de l’Observatoire (Temex Neuchâtel Time) a été mandatée par l’ESA pour développer une horloge basée sur un oscillateur au rubidium. La précision des oscillateurs au rubidium liée à la stabilité de la fréquence d’oscillation des atomes qui est de 6 milliards par seconde, correspond à une distance terrestre inférieure à 45cm ! L’autre technique développée par l’Observatoire de Neuchâtel utilise un Maser à hydrogène dont la fréquence est de 1.4 milliards par seconde. Ces deux technologies ont la particularité de pouvoir être embarquées dans l’espace.

Une fois entièrement déployée, la constellation Galileo comprendra 30 satellites (27 opérationnels et 3 de réserve) postés sur des orbites circulaires à 23616 km d’altitude, inclinées de 56° par rapport à l’équateur. Les signaux Galileo seront fournis jusqu’à une latitude de 75° nord, ce qui correspond au Cap Nord.

Deux centres de contrôle seront installés en Europe pour suivre le fonctionnement des satellites et gérer le système de navigation. Pour éviter la dérive des 2 horloges embarquées, celles-ci seront synchronisées régulièrement avec des horloges au césium dans les centres de contrôle, horloges d’une plus grande stabilité à long terme que les horloges embarquées.

Conclusion

Avec Galileo, l’Europe fait un pas décisif politique, technique et aussi industriel. En effet, les retombées commerciales seront très importantes, un grand nombre de services liés au positionnement vont pouvoir se développer, que ce soit au niveau des secours, de la surveillance climatique, des transports, et la possibilité de combiner Galileo avec les téléphones portables va permettre l’éclosion de nombreux services à forte valeur ajoutée.

Pour en savoir plus

• les bases du GPS expliquées dans le Flash informatique 5/1998 : http://dit-archives.epfl.ch/FI98/fi-5-98/5-98-page1.html

• le site de l’ESA : http://www.esa.int

• la page de l’ESA sur le projet Galileo : h ttp ://www.esa.int/export/esaCP/ESAW2HF18ZC_France_0.html

• la page Galileo de l’Union Européenne : http://www. europa.eu.int/comm/energy_transport/en/gal_en.html

• le site de Temex Neuchâtel Time SA : http://www.temex.ch

• lire aussi l’île du jour d’avant de Umberto Eco, pour retrouver les difficultés rencontrées par les marins du XVIIème pour mesurer le temps et donc connaître la longitude.



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