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LES STATIONS DE POURSUITE ET DE CONTRÔLE DES SATELLITES
Document présenté lors de la Deuxième Rencontre de l'IFHE 23-24 octobre 2001

Jean Saint-Étienne

ancien chef du Département Études de la Division Équipements au sol
du Centre national d'études spatiales (CNES)

 

 

La création de l'activité spatiale française, dont le point de mire était le lancement de satellites par la fusée Diamant, impliquait aussi la mise en place d'un ensemble moins spectaculaire d'activités scientifiques, techniques et industrielles. Il ne s'agissait pas seulement de montrer la capacité de la France à construire et mettre sur orbite un satellite. Il fallait ouvrir des perspectives durables à l'exploitation des systèmes spatiaux. Dans ce cadre le développement et la mise en œuvre d'un réseau de stations pour suivre et contrôler les satellites sur orbite étaient indispensables.

1. EXIGENCES À SATISFAIRE
L'un des premiers travaux incombant au CNES fut de définir les fonctions à remplir pour poursuivre et contrôler les satellites et de délimiter le degré auquel elles devaient être satisfaites.
Il fut rapidement admis qu'un contact par orbite avec le satellite était souhaitable, ce qui donnait les grandes lignes du réseau de télémesure/télécommande. Compte tenu de l'inclinaison sur l'équateur des orbites envisagées à partir d'un lancement d'Hammaguir, compte tenu d'autre part des altitudes relativement petites prévues (inférieures à 1000 km), un minimum de quatre stations était indispensable.
La réflexion concernant la fonction de localisation fut un peu plus longue. On se préoccupa d'abord d'être en mesure de savoir si le lancement était réussi et de déterminer rapidement les paramètres orbitaux. Mais cette fonction pouvait en partie être remplie par les mesures radar sur le lanceur. On accorda alors la priorité à l'entretien régulier des paramètres orbitaux, compte tenu de leur importante dérive au cours du temps s'agissant d'orbites proches de la Terre. Il apparut en définitive que l'on pouvait se limiter à deux stations de localisation.
Les performances des stations devaient être cohérentes avec celles des satellites à poursuivre et à contrôler. Les premiers satellites, lancés par des lanceurs légers, étaient petits, ils disposaient d'une faible puissance électrique - donc d'une faible puissance radio électrique émise -, ils n'étaient pas stabilisés en orientation et ne pouvaient donc pas utiliser d'antennes directives, enfin étant placés sur des orbites basses, ils se trouvaient en défilement rapide par rapport aux stations au sol.
Pour toutes ces raisons les performances exigées des stations devaient se situer aux limites du faisable : antennes directives orientables, grande puissance d'émission en télécommande, grande sensibilité de réception en télémesure et en localisation.

2. CHOIX TECHNIQUES
Les exigences générales ayant été fixées, il fallait encore effectuer quelques choix techniques majeurs :

- les fréquences radioélectriques pour les liaisons montantes et descendantes
- les types de modulation et de codage des transmissions
- le principe des mesures de localisation. 

Les choix concernant les stations devaient être compatibles avec ceux faits pour les satellites français en cours de conception et aussi avec les caractéristiques des satellites des pays avec lesquels des coopérations étaient à prévoir, au premier rang desquels les satellites de la NASA.
C'est pourquoi le CNES fut rapidement conduit à s'aligner sur la NASA sur un certain nombre de points fondamentaux :

- fréquences proches de 136 MHz (sens descendant) et de 148 MHz (sens montant), ces fréquences ayant été attribuées au "service de recherche spatiale" par l'UIT (Union internationale des télécommunications) dans son Règlement des radio communications ;
- télémesure PFM (pulse frequency modulation) et télécommande par fréquences vocales (tone command) ;
- localisation par interférométrie. Ce dernier choix fut appuyé par des simulations informatiques. On préféra l'interférométrie à la mesure de l'effet Doppler pour plusieurs raisons, notamment parce que l'interférométrie n'exigeait pas une extrême stabilité de l'émetteur du satellite.

Sur d'autres points significatifs les choix du CNES furent différents de ceux de la NASA. En tirant les leçons des réalisations américaines, il fut possible de réaliser des économies substantielles. On peut signaler par exemple une forme différente des faisceaux d'antenne des interféromètres, qui permit de diviser par deux le nombre de stations de localisation nécessaires.