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13 - L'information numérique emprunte le chemin,..



En plus des nombreux et répétitifs problèmes de logistique que nous réservaient nos odyssées transméditerranéennes, mais que nous avions pris l'habitude de gérer chaque année, nous avions connu, lors d'une campagne au début des années 1980, une tracasserie d'un nouveau genre.
Au moment de passer à l'étape des contrôles station à Palma, nous avions eu la désagréable surprise de découvrir, une émission radiophonique qui couvrait une bonne partie de notre bande de TM (émission qui n'existait évidemment pas l'année précédente). Après diverses investigations (il était question d'une nouvel émetteur radio qui diffusait, 20h/jour, de la musique pour touristes) et de nombreuses palabres, nous nous sommes fait une raison et avions dû cohabiter en modifiant nos propres fréquences pour nous déporter en extrémité de cette bande (400MHz) qui, au fil du temps, se galvaudait donc de plus en plus: c'était un pis aller!
Cet épisode opérationnel allait, malgré tout, nous fournir un argument supplémentaire pour obtenir une nouvelle fréquence de TM ou mieux une bande de fréquences. A notre retour, nous avions entrepris une démarche auprès du bureau des fréquences afin de nous faire allouer une gamme dans laquelle nous pourrions disposer d'au moins deux mégahertz de bande; nous devions nous attendre à nous retrouver vers des fréquences porteuses bien plus élevées dans le spectre.
La suite qui fut donnée à notre épique "bataille des ondes" ressemblait plus à un compromis qu'à une décision claire et précise: nous avions obtenu la dérogation d'utiliser une bande de fréquences de deux mégahertz (1.526 – 1.528 MHz) en partage avec le Centre d'Essais des Landes, mais cette bande était (à ouï-dire) protégée à l'international?
Ce problème d'allocation de fréquences était récurrent; on ne savait pas dans quelle catégorie mettre les ballons: étions-nous classés parmi les aérostats ou bien les aéronefs?


Aire sur l'Adour en 1988: derniers instants de gonflage du ballon principal avant le lâcher en traîne
tendue. On aperçoit l'antenne SITTEL (toute blanche, sur l'aire engazonnée) qui nous fait face et nous éclaire.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cela dit, nous nous sommes toujours considérés comme des squatters dans les bandes de fréquences qui nous étaient attribuées et nous avons, constamment, été très prudents lorsque nous abordions ce sujet avec les autorités représentant les pays avec lesquels nous engagions des opérations ballons: nous avions appris que dans le domaine des fréquences, chaque pays était, en fait, maître chez lui!
Quoique restrictive (uniquement en Métropole?), cette latitude allait provoquer un déclic et une poussée de fièvre expansionniste dans le "train-train" (qui n'avait rien d'un train de sénateur) de nos développements. En complément, nous allions être autorisés, quelques mois plus tard, à exploiter, de manière exclusive et dans les mêmes gammes (la bande "L"), une fréquence porteuse de télécommande (1.427,2 MHz avec une bande passante de 200KHz).
Si nos scientifiques se frottaient les mains; ils allaient enfin disposer d'une bande informationnelle plus ample (l'enthousiasme des uns provoquant l'essoufflement des autres) pour transmettre leurs paramètres numériques, nous-mêmes, nous nous engagions dans une période de profondes transformations et, ce, sur le long terme; nous allions devoir repenser tous nos équipements servant de supports radioélectriques à la télémesure et à la télécommande (bord et sol).
Les vols lourdes charges avaient les vents en poupe… ainsi que la communauté scientifique au complet.
Nous allions profiter de ce bouleversement pour améliorer nos services de radiocommunications afin d'apporter à notre clientèle une plus grande fiabilité dans l'échange de leurs données entre le ballon et la station; et dans ce domaine, la liaison de TM était, alors et certainement, la plus critique dans ses performances.
Nous avions, donc, recherché à tirer le meilleur des dernières techniques de transmission, afin que l'opérateur, qui était en station, à suivre un vol, se sentît plus à l'aise vis à vis de son client; combien de fois et beaucoup, parmi nous, avions nous souffert de notre impuissance à améliorer une réception TM qui était, par moments (lesquels pouvaient durer plusieurs minutes eu égard à la dérive moyennement lente des ballons), inexploitables pour l'expérimentateur qui, désespérément, nous implorait de faire quelque chose?
Nous allions nous atteler à faire ce "quelque chose".

Dés que nous eûmes connaissance de l'allocation de nos nouvelles fréquences, nous nous lançâmes dans la refonte de l'ensemble de nos matériels de radio communication et, si ces efforts allaient aboutir avec autant de réussite, ce fut bien grâce à l'aide géniale, généreuse et disponible du département (TTL/AN); nous avions ainsi conduit, de front, études, réalisations et évaluations en vols.
Ces actions allaient plus précisément concerner:

la télémesure;
- émetteur,
- antennes bord et au sol avec duplexeur,
- convertisseur abaisseur 1.500MHz / 400MHz (les récepteurs à 400MHz étaient encore dans leur prime jeunesse et donc toujours utilisables).
la télécommande;
- récepteur,
- antenne bord,
- émetteur et amplificateur de puissance.

Le premier équipement, qui allait être développé, fut l'émetteur de télémesure.
Si la partie haute fréquence ne posait pas de problèmes particuliers, nous devions revoir plus profondément le modulateur; la modulation ne serait plus exclusivement du type sinus mais aussi et surtout à sauts de phase – du type BPSK ou QPSK, l'intérêt étant d'utiliser au mieux la largeur de bande informationnelle en présence de signaux numérisés de modulation.
Ainsi, un signal digital à 2 Mbits/s, modulant en BPSK un émetteur, occupera une largeur de bande de 4 MHz, si la modulation est du type QPSK, la bande occupée ne sera plus que de 2 MHz; par cet engagement, l'objectif visé était d'obtenir que la valeur du rapport du rythme de l'information (à transmettre) à la bande de fréquences occupée soit égal à l'unité: soit dit un bit d'information pour un hertz de bande.
D'autre part et dès la conception du nouveau récepteur de télécommande nous avions envisagé un type de modulation essentiellement digital; un synchronisateur de bits devait être intégré au récepteur: les signaux délivrés à la sortie étaient ainsi d'une qualité optimale.
Afin d'optimiser les bilans de liaison et en accord avec le département (TTL/AN), nous avions envisagé, dès l'origine, d'appliquer le codage de Viterbi à nos flux de TM (code correcteur d'erreurs avec en contrepartie le doublement du débit des signaux de modulation) et, d'autre part, d'équiper chacun de l'émetteur de TM et du récepteur de TC avec leur propre antenne.
Puisque nous parlons d'antenne, la pièce maîtresse de cette nouvelle génération d'équipements fut, sans conteste, le système d'aérien au sol, soit dit: le positionneur et son antenne parabolique.
Après avoir connu l'antenne SITTEL et ses automatismes et apprécié sa souplesse d'exploitation, nous avions cherché, de nouveau, à reproduire ce confort opérationnel; il s'agissait ni plus ni moins de rendre entièrement automatique le pointage de l'antenne.
La solution qui consistait à utiliser le principe de l'écartométrie fut, un moment, retenue, mais il y avait peut-être mieux. La poursuite automatique de l'antenne sur le déplacement du ballon devait pouvoir être commandée par les propres données de sa localisation, informations qui étaient transmises via l'émission de télémesure; cette solution fut alors choisie comme mode de fonctionnement nominal du positionneur.
Dans un premier temps, nous avions utilisé Omega comme moyen de localisation.

À cette refonte matérielle globale allait s'ajouter une analyse fondamentale et non moins primordiale sur les phénomènes de propagation troposphériques; nous devions rechercher le(s) moyen(s) de limiter leurs effets dégradants sur nos liaisons radioélectriques. Les perturbations que nous observions, lors de nos campagnes et dans chacune de nos stations, se caractérisaient par de brusques évanouissements de nos signaux radio (fading).
Les principaux éléments techniques relatifs aux matériels et les résultats d'analyse sur la réflexion spéculaire in situ sont résumés sur les feuillets compilés dans le document intitulé "les spécifications des équipements radioélectriques en bande L et les phénomènes de propagation".

L'aide à la localisation que nous avions trouvé dans l'exploitation du système Omega nous satisfaisait. Si la précision dans les mesures était acceptable, le signal, par contre, de type analogique, nous interdisait d'utiliser les moyens de transmission numériques; nous étions condamnés à travailler avec la télémesure FM..et ses limites.
Dans un autre registre, nous étions sollicités par des clients astrophysiciens qui, souhaitant synchroniser des séquences d'observation, positionner dans le temps des phénomènes très rapides ou dater des évènements, demandaient de disposer, sur sites, d'une base de temps calée à plus ou moins une microseconde. Or pour répondre à ce nouveau besoin, nous étions conduits à apporter, sur les dits sites, une horloge rubidium, par tous les moyens possibles, après l'avoir calée auprès d'un observatoire et maintenue en fonctionnement jusqu'au jour du lancement. Cette contrainte était d'autant plus lourde que l'éloignement entre l'observatoire et le site de lâcher était important; le transport en avion était un vrai casse-tête!

La mise à disposition des civils, par le ministère de la défense des USA (avec des performances dégradées par la SA – 1987 ), du système de positionnement GPS allait nous permettre de résoudre quelques problèmes, de restreindre nos obligations et d'envisager d'autres applications.
La configuration spatiale de la flottille de vingt quatre satellites offrait aux utilisateurs la possibilité d'observer, en tout lieu et à tout moment, au moins quatre satellites. Pendant ces périodes d'observation, le positionnement du ballon était donc permis et ce dans les quatre dimensions; soit dit en terme de: latitude, longitude, altitude et de temps.
A la notion de position, essentielle et indispensable au suivi opérationnel des ballons, nous pouvions aussi répondre à la demande de nos astrophysiciens en mettant à leur disposition un message complet de position référencé à un top de synchronisation qui était lui-même calé à +1microseconde par rapport au temps universel; l'expérimentateur pouvait ainsi exploiter, directement et immédiatement à bord, les coordonnées spatio-temporelles du ballon.
Nous avions enfin un service de localisation à discrétion, autonome, planétaire, délivrant des informations sous forme digitales et avec des performances plus qu'honorables. Omega, nous donnait une position à 1.500 mètres, au mieux, en deux dimensions, GPS, nous fournissait une position en trois dimensions à 180 mètres près, les vitesses selon les trois axes et une datation à +1 microseconde.
Ces valeurs pouvaient être améliorées en appliquant la méthode des corrections différentielles.
Pour les exploiter, il était nécessaire d'intégrer, dans la station de poursuite, un autre récepteur GPS. Ce dernier, qui était configuré pour calculer les corrections en temps réel, pouvait, soit les transmettre au récepteur GPS embarqué via la liaison montante de télécommande (elles étaient alors intégralement exploitées à bord), soit les utiliser (toujours en temps réel) pour corriger les informations reçues au sol par la liaison descendante de télémesure, soit enfin les stocker pour les appliquer aux données brutes grâce à un traitement en temps différé.
Avec ce complément matériel en station et en l'état des perturbations générées par la "SA"(en 1987), les gains sur la précision des mesures étaient importants: les positions étaient connues à +5 mètres (en 3D) et les vitesses l'étaient à + 0,2 m/sec.