6 - Les programmes de satellites

Caractéristiques générales

L'avant-projet, établi par le CNES, d'un satellite d'observation de la Terre par radiométrie passive dans le spectre visible et infrarouge date de 1977.

Les perspectives de coopérer avec la NASA, promoteur du programme similaire Landsat, ou d'européaniser le projet alors que l'ESA étudie un projet de satellite d'observation par radar n'aboutissent à aucun résultat concret. SPOT est donc un programme national.

Dans sa première définition, mise en oeuvre pour les trois premiers modèles SPOT 1, 2 et 3, la charge utile est faite de deux instruments optiques identiques à haute résolution fonctionnant dans le spectre visible et le proche infrarouge (HRV) et de matériels électroniques assurant la mise en forme des signaux, leur stockage et leur transmission vers le sol.

Deux modes de fonctionnement des instruments HRV sont prévus, un mode multispectral utilisant trois bandes, le vert (0,5-0,59 micromètre), le rouge (0,61-0,68) et le proche infrarouge (0,79-0,89), avec une résolution au sol de 20 mètres, et un mode panchromatique avec une bande s'étendant de 0,53 à 0,73 micromètre et une résolution au sol de 10 mètres.

L'organe sensible de chacun des télescopes est constitué d'un dispositif à transfert de charges (CCD), technique relativement nouvelle qui sera, plus tard, développée par Thomson-CSF.

À chaque orbite, les images représentent une bande de terrain d'une largeur de 60 km avec la possibilité, en décalant l'axe de visée, de réaliser des vues stéréoscopiques à partir des images prises au cours d'orbites successives. Le cycle de répétition des passages à la verticale d'un même point du globe est de 26 jours. L'orbite étant héliosynchrone, à une altitude de 832 km, l'heure locale de passage au noeud descendant est fixe à 10 h 30.

Deux enregistreurs magnétiques sont prévus pour stocker les images avant de les transmettre vers le sol pendant les passages du satellite en visibilité des stations terriennes de réception.
 

La participation de DSP dans SPOT 1, 2 et 3

Dès que l'avant-projet établi par le CNES est connu, la Direction du Département Espace-Satellites (DSP) de Thomson-CSF entreprend des démarches, en vue de définir quelle pourrait être sa participation dans le programme SPOT.

En janvier 1978, Jacques Chaumeron, Directeur de DSP, et Pierre Gautier, chef du Service Commercial, examinent avec le Directeur Général du CNES, Yves Sillard, les perspectives de participation au programme. Au niveau technique, le pilotage de l'affaire est confié au Service Systèmes SS2 dirigé par Jean-Claude Héraud, et Jean-Claude Anne est désigné responsable au sein de ce service.

Après un certain nombre d'études, la participation de DSP est définie comme devant porter sur :

- l'électronique de la charge utile ;

- le sous-système de télémesure et télécommande de servitude.

L' électronique de la charge utile comprend deux sous-ensembles :

- l'électronique HRV qui effectue l'acquisition des signaux images fournis par les détecteurs à transfert de charges (CCD) des instruments, leur numérisation et leur mise au format, ainsi que les commandes de mise en oeuvre des divers mécanismes des instruments. Cette électronique fait partie de l'ensemble HRV placé sous la maîtrise d'oeuvre de MATRA. Sa masse est d'environ 30 kilos et sa consommation d'environ 95 watts ;
 

SPOT 1 - l'électronique HRV (Haute résolution dans le visible)

- la TMCU (télémesure charge utile), sous-ensemble dont DSP assure la complète maîtrise d'oeuvre.
 

SPOT 1 - la TMCU (télémesure charge utile)

Cette dernière est constituée de trois parties principales :

- une électronique de servitude assurant l'interface entre le système de distribution des données et celui de conditionnement de l'énergie ;

- une électronique vidéo assurant la mise au format, la modulation, le séquencement et la commutation des signaux d'images en provenance des HRV vers les différentes fonctions ;

- une électronique hyperfréquences assurant la génération des fréquences porteuses et l'amplification de puissance.
 

La TMCU surmontée des 2 enregistreurs magnétiques

Les enregistreurs magnétiques, qui font partie de la TMCU, sont approvisionnés par le CNES auprès de la société américaine ODETICS.

L'ensemble de la TMCU, dont DSP assure l'intégration, représente une masse d'équipements de 240 kilos dont 40 pour la structure sous-traitée à l'Aérospatiale, 140 pour les deux enregistreurs et 60 pour l'électronique. La consommation est proche de 170 watts. L'émission des signaux est faite en modulation QPSK à 50 mégabits/seconde au moyen de TOP de 20 watts fournis par Thomson-CSF et fonctionnant dans la bande des 8 GHz. L'antenne est sous-traitée à Starec et le module de gestion à Crouzet.

Pour la première fois, DSP va diriger la réalisation d'une partie de satellite quasi indépendante et comprenant une structure, des convertisseurs d'alimentation et des matériels électroniques, y compris le contrôle thermique de l'ensemble. C'est un pas en avant dans l'acquisition des compétences qui pourraient, un jour, aboutir à la maîtrise d'oeuvre de satellites complets.

Dans le sous-système télémesure-télécommande, où l'essentiel du traitement des signaux est effectué par l'ordinateur de bord fourni par la société suédoise SAAB, DSP fournit le transpondeur cohérent en bande S, nouvellement développé pour divers programmes.

Après une phase de propositions dans la première moitié de 1979, le travail des phases B pour les différentes participations commence à DSP au milieu de la même année.

Il faut ensuite préparer les propositions pour la phase C/D. La réalisation des matériels commence vers avril 1980, par anticipation, car les divers marchés sont en cours de négociation. Ce n'est qu'au début de 1981 que le marché le plus important, celui de la TMCU, est finalement notifié.

Les livraisons des matériels pour SPOT 1 se terminent en 1984. Le dernier matériel livré est le transpondeur en bande S qui a rencontré quelques difficultés de mise au point.

La plupart des matériels fournis par DSP dans l'électronique HRV et la TMCU ont été définis par le service «Systèmes» SS2 où le chef de projet, pour cette phase, est Jean-Claude Anne. Ils sont ensuite étudiés, mis au point et testés par le Service ES, sous la responsabilité de Michel Hayard, pour la partie traitement des signaux, et par le Service HY, dirigé par Marcel Palazo, puis par Pierre de Bayser et Pierre Fraise, pour la partie hyperfréquences.

Le Bureau d'Études et les services de fabrication ont commencé leur travail sur SPOT 1 à Meudon sous la direction de Jean Petrotchenko. Ils le poursuivent sous la direction de Roland Borchi pendant et après le transfert à Toulouse de la Division Espace, devenue ATES à partir de 1984. Guy Bertaud succède à Roland Borchi.

Après intégration de l'ensemble des équipements par le maître d'oeuvre MATRA, SPOT 1 est mis en orbite le 22 février 1986 par Ariane 1 à partir de Kourou.

Les deux modèles suivants de SPOT, baptisés SPOT 2 et SPOT 3, sont, en ce qui concerne les fournitures d'ATES, pratiquement identiques à SPOT 1.

Les mêmes hommes sont responsables de leurs réalisations qui aboutissent au lancement de SPOT 2 le 22 janvier 1990 et de SPOT 3 le 26 septembre 1993.

Les chefs de projet successifs sont Guy Schang pour SPOT 1 et 2, puis Roger Saturnin pour SPOT 3.
 

SPOT 4

La mission de SPOT 4, programme financé par la France, la Belgique et la Suède, comporte quelques améliorations par rapport à celles des modèles précédents avec, entre autres, des prises de vue dans l'infrarouge (1,58-1,75 micromètre). Ce satellite doit emporter en plus divers «passagers» expérimentaux : Doris (localisation), Végétation (surveillance de la végétation et des océans), Pastel (transmissions laser interorbitales), Pastec (environnement orbital), ESBT (transpondeur à spectre étalé dont Alcatel Espace conduit l'étude et la réalisation).

Sa réalisation est menée en même temps, sous la maîtrise d'oeuvre de MATRA, que celle du satellite d'observation militaire Helios 1 et donne lieu à des développements communs.

La plate-forme, les enregistreurs magnétiques spatialisés et la télémesure image sont les mêmes dans les deux satellites.

Alors que SPOT 1, 2 et 3 avaient utilisé des enregistreurs d'origine américaine, SPOT 4 et Helios 1 utilisent des enregistreurs développés en France par Enertec, filiale du groupe Schlumberger.

Les éléments de la télémesure image d'Helios sont les mêmes que ceux utilisés dans la TMCU de SPOT 4.

Les responsabilités d'Alcatel Espace dans SPOT 4 et Helios 1 sont voisines de celles que la société avait eues dans SPOT 1, 2 et 3 avec, cependant, une répartition différente des sous-traitances. En effet, la participation de l'Italie et de l'Espagne au financement d'Helios 1 conduit à sous-traiter des équipements à des industriels de ces pays.

Un contrat de phase B est notifié à Alcatel Espace par MATRA, maître d'oeuvre du satellite, en octobre 1988. Cette étude se termine à la fin du premier trimestre de 1989.

La phase C/D, démarrée dès le début de 1989 sur des couvertures financières du CNES, donne lieu à trois contrats notifiés par MATRA durant le dernier trimestre de 1990 :

- un contrat pour la «case» SPOT 4 (équivalente à la TMCU dans les satellites précédents) et la télémesure image (TMI) d'Helios 1 avec sous-traitance :

- du modulateur SQPSK à la société italienne Siemens Telecommunicazioni, remplaçant la société Selenia qui a été éliminée durant la phase B,

- de l'amplificateur à TOP à Thomson-CSF Tubes Électroniques qui en sous-traite l'alimentation à la société italienne FIAR,

- de l'antenne à Starec,

- du module de gestion à Sextant Avionique (ex-Crouzet) ;

- un contrat pour le compresseur formateur (COFO) d'Helios 1 avec sous-traitance à la société italienne Laben du convertisseur d'alimentation ;

- un contrat pour les transpondeurs en bande S pour les deux satellites avec sous-traitance de la fabrication de certains éléments et de l'intégration et des essais à la société espagnole Alcatel Espacio.
 
 

Le chef de projet est Benoît Durand.

Le déroulement du programme souffrira de certains retards dont les principaux, qui masqueront en fait les autres, seront causés par les difficultés dans le développement des enregistreurs magnétiques.

La structure compliquée de la répartition industrielle, due aux financements apportés par divers pays, contribuera également à l'allongement des délais.

Helios 1 est mis en orbite le 7 juillet 1995. SPOT 4, qui subit également des retards dans le développement de ses passagers Pastel et Végétation, n'a pas encore été lancé quand ces lignes sont écrites. Le programme SPOT 5 est alors en préparation, tout comme Helios 2 avec une phase A exécutée durant le premier semestre de 1994, et une phase B se déroulant d'octobre 1994 à juillet 1995.

La définition de chacun de ces deux satellites doit comporter d'importants perfectionnements par rapport aux modèles précédents : trois instruments d'observation sur SPOT 5 au lieu de deux, remplacement des enregistreurs magnétiques par des mémoires statiques proposées par Alcatel Espace et jugées plus fiables, trois canaux de transmission des données à 50 mégabits/seconde chacun.

Les restrictions budgétaires affectant SPOT 5 aussi bien que les avancées et reculades successives de la coopération franco-allemande sur Helios 2 laissent prévoir, à l'époque, une réduction des ambitions initiales ainsi que d'importants retards par rapport aux premières prévisions.