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Constellation de satellites

 

Une constellation est constituée de satellites dont les mouvements sont synchronisés entre eux et dont les trajectoires par rapport à la Terre se reproduisent à l'identique au bout d'une durée constante, le plus souvent de plusieurs jours.

C'est un véritable mouvement d'horlogerie en orbite qui est mis en place, permettant une couverture mondiale et une utilisation aisée par l'utilisateur.

L'offre lanceur et les possibilités de lancements multiples rendent possible maintenant le déploiement de dizaines de satellites constituant généralement une constellation dans un délai acceptable par les opérateurs.

Différents types de constellation peuvent être distingués :


  • les constellations en orbite intermédiaire à plus de 5 000 kilomètres d'altitude, avec des périodes de révolution autour de la Terre d'environ 12 heures ; c'est le cas des systèmes de satellites de positionnement GPS en place et de la future constellation Galileo


Constellation Galileo ©CNES
  • les constellations en orbite basse à une altitude inférieure à 1 500 kilomètres avec des périodes de révolution d'environ 2 heures, représentées par les systèmes de satellites de télécommunication Globalstar et Iridium

Constellation GlobalStar ©ThalesAleniaSpace

L'utilisation de constellations pour les systèmes de télécommunication répond à 2 objectifs :

  • souci de minimiser les effets du délai de propagation dans la conversation (la position géostationnaire à 36 000 Km induit un retard de près de 0,5 s sur le trajet aller / retour très perceptible à l'oreille)
  • présence réseau maximale n'importe où dans le monde, avec des performances sans cesse croissantes.

Les constellations conduisent à la construction en grande série de satellites induisant des volumes d'activité industrielle importants en matière d'équipements. Cela change la philosophie de production des satellites et l'intégration en série de charges utiles et de satellites avec des cadences de plusieurs modèles de vol par mois.
Production d'un satellite GlobalStar
©ThalesAleniaSpac

Les enjeux financiers sont importants, tant au niveau de l'investissement initial que des revenus associés. Le coût de mise en place de ces systèmes se situe, suivant les applications et leur architecture, entre 2,5 et 9 milliards de dollars. Ces coûts peuvent apparaître élevés. Les systèmes de satellites géostationnaires représentent des investissements inférieurs, mais ne permettent pas en général un accès universel et une couverture mondiale.


Les projets de constellations visent donc deux marchés principaux:

  • les applications GNSS (GNSS = Global Navigation Satellite System - cf. rubrique "Se positionner" : GPS pour les USA, Galileo en France)
  • la téléphonie mobile

Les applications GNSS

L'altitude de ces satellites (20 200 km pour GPS et 23 200 km pour Galileo) détermine directement la zone couverte et la durée de visibilité d'un satellite depuis un utilisateur au sol.
Le nombre de satellites (24 pour GPS, 30 pour Galileo) est déterminé de façon à assurer la performance recherchée sur l'ensemble du globe. Au moins quatre satellites doivent être visibles de tout point du globe pour fournir un service de positionnement.

Constellation Galileo © Thales Alenia Space

La téléphonie mobile


Du fait des caractéristiques de ses utilisateurs, cette application a semblé la première à pouvoir rentabiliser de grands projets. C'est le cas de Globalstar et d'Iridium.

  • Globalstar, né en 1994 dans le but de fournir des services de télécommunications à couverture mondiale via une constellation de 48 satellites en orbite basse autour de la Terre, Globalstar est un consortium fournissant des services de communications téléphoniques par satellites, dédiés à la téléphonie et les transferts de données à bas débit
  • Iridium utilise 66 satellites en orbite basse à 800 km d'altitude permet d'être en communication avec au moins un satellite sur toute la Terre à un moment quelconque et de minimiser les allers-retours du signal, ce qui améliore grandement la qualité perçue de l'appel téléphonique. Une particularité du système est la communication entre satellites des messages à acheminer, ce qui permet une couverture mondiale avec un minimum de stations au sol, contrairement au système Globalstar.

Constellation Irridium © Thales Alenia Space

 



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