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Satellites de navigation

Satellites de navigation

 

Les satellites de navigation ont pour mission d'envoyer des signaux permettant au récepteur qui les reçoit de calculer sa position (latitude, longitude, altitude)

Pour fournir une couverture totale de la terre les satellites de navigation sont déployés en  constellation ensemble de satellites évoluant dans l'espace avec une disposition bien déterminée
Voir le glossaire
. Chaque satellite fait une rotation complète autour de la Terre en 14h environ  et  repasse au dessus d'un même point tous les 10 jours.

La précision de l'heure d'envoi des signaux est très importante ainsi que  la connaissance précise de l'orbite. Les satellites de navigation sont donc équipés d'une horloge atomique et d'un réflecteur laser,  dispositif optique permettant de mesurer précisément la distance entre le satellite et la station terrestre.  Le développement des équipements spatiaux demandent en particulier des métiers d'ingénieur(e) étude et développement et de technicien(ne) de laboratoire.

Des stations sol (segment sol) permettent de calculer la trajectoire précise des satellites et de corriger les distorsions des signaux induites par la traversée de l'atmosphère.

L'acronyme anglais GNSS (Global Navigation Satellite System), est le nom générique des systèmes de navigation satellitaires fournissant une couverture globale de géopositionnement Technique de calcul de localisation
Voir le glossaire
. Plusieurs  systèmes sont opérationnels aujourd'hui : le GPS américain, GLONASS russe.


Le système Européen Galileo

Le système Européen Galileo plus précis et plus fiable avec une garantie de service validé. Il sera opérationnel en 2015. Les satellites sont progressivement lancés ( 6 sur 30 en orbites aujourd'hui). 27 satellites seront "actifs" et 3 autres seront en "stand-by" en orbite pour prendre la place d'un satellite défaillant.
   

Bande dessinée GalileoTélécharger la BD Galiléo

Le programme Galileo :

Deux satellites GIOVE A ( lancement en Janvier 2005) et GIOVE B (lancement en avril 2008) ont permis les tests dans un environnement réel.
Le lancement des deux premiers satellites de validation en orbite Galileo IOV (In Orbit Validation) depuis  le Port spatial de l'Europe s'est effectuée le 21 octobre 2011 , et une seconde paire les a suivis  le 12 octobre 2012.
La phase suivante FOC de  montée en capacité ( fully operational capability) permet de déployer la constellation. Les satellites sont lancés deux par deux, par des fusées Soyouz, depuis le Centre spatial Guyannais, à Kourou.
La  constellation complète Galileo est désormais prévue pour 2020.



 

L'horloge atomique

En 1764, l'Anglais John Harrison créa le premier chronomètre qui permit de calculer avec une précision remarquable la position d'un bateau en mer.
Près de 250 ans plus tard, les horloges restent essentielles pour relever une position donnée sur la Terre.
Une montre à quartz classique gagne ou perd environ une seconde par jour.
Une horloge atomique utilise la période d'un élément radioactif comme référence du temps : on utilise par exemple le rubidium, ces horloges là perdent quand même un milliardième de seconde après quelques heures.

La mesure du temps est le cœur névralgique du système Galileo. Chaque satellite de la constellation sera équipé d'horloges atomiques qui mesurent le temps avec une extrême précision, plusieurs milliards de fois supérieure à celle des systèmes mécaniques conçus par Harrison.

L'horloge atomique Maser à hydrogène, PHM, présente une stabilité jusqu'alors jamais égalée de 1 nanoseconde (un milliardième de seconde) sur une période de 24 heures ( soit un décalage de 1 seconde en 2,7 millions d'années) permettant ainsi de garantir une précision de quelques dizaines de centimètres au niveau du positionnement au sol.

Le Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite (PHARAO) sera associé à une autre horloge atomique, le Maser spatial à Hydrogène (SHM), pour former l'Ensemble Horloge atomique spatiale (ACES) de l'ESA, qui affichera une précision de 1x10-16, soit une erreur de temps de l'ordre de 1 seconde sur 300 millions d'années.
Pharao
Instrument Pharao @ CNES / Piraud Hervé 2007



 



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