Galilée (navigation par satellite) - Galileo (satellite navigation)

Galilée
Galilée logo.svg

Pays d'origine Union européenne
Les opérateurs) EUSPA , ESA
Taper Civil , commercial
Statut Prestations initiales
Couverture Global
Précision 1 mètre (public)
1 cm (crypté)
Taille de la constellation
Nombre total de satellites 30
Satellites en orbite 24 utilisables, 2 indisponibles et 2 retirés (12/2020)
Premier lancement 2011
Nombre total de lancements 28
Caractéristiques orbitales
Régime(s) 3 × avions MEO
Hauteur orbitale 23 222 kilomètres (14 429 milles)
Autres détails
Coût 10 milliards d'euros

Galileo est un système mondial de navigation par satellite (GNSS) qui a été mis en service en 2016, créé par l' Union européenne par l'intermédiaire de l' Agence spatiale européenne (ESA), exploité par l' Agence de l'Union européenne pour le programme spatial (EUSPA), dont le siège est à Prague , en République tchèque , avec deux centres d' opérations au sol à Fucino , en Italie , et à Oberpfaffenhofen , en Allemagne . Le projet de 10 milliards d'euros porte le nom de l'astronome italien Galileo Galilei . L'un des objectifs de Galileo est de fournir un système de positionnement de haute précision indépendant afin que les pays européens n'aient pas à dépendre du GPS américain ou des systèmes russes GLONASS , qui pourraient être désactivés ou dégradés par leurs opérateurs à tout moment. L'utilisation des services Galileo de base (moins précis) est gratuite et ouverte à tous. Les capacités de plus haute précision seront disponibles gratuitement. Galileo est destiné à fournir des mesures de position horizontale et verticale avec une précision de 1 mètre et de meilleurs services de positionnement à des latitudes plus élevées que les autres systèmes de positionnement. Galileo fournira également une nouvelle fonction mondiale de recherche et de sauvetage (SAR) dans le cadre du système MEOSAR .

Le premier satellite de test Galileo, le GIOVE-A , a été lancé le 28 décembre 2005, tandis que le premier satellite à faire partie du système opérationnel a été lancé le 21 octobre 2011. En juillet 2018, 26 des 30 satellites actifs prévus (y compris les pièces de rechange) étaient en orbite. Galileo a commencé à offrir la capacité opérationnelle précoce (EOC) le 15 décembre 2016, fournissant des services initiaux avec un signal faible, et devrait atteindre la capacité opérationnelle totale (FOC) en 2020. La constellation Galileo complète comprendra 24 satellites actifs, ce qui est prévu d'ici 2021. On s'attend à ce que la prochaine génération de satellites commence à être opérationnelle après 2025 pour remplacer les équipements plus anciens, qui peuvent ensuite être utilisés pour des capacités de sauvegarde.

Début 2020, il y avait 26 satellites lancés dans la constellation : 22 en état d'utilisation (c'est-à-dire que le satellite est opérationnel et contribue à la fourniture du service), deux satellites sont en "test" et deux autres ne sont pas disponibles pour les utilisateurs. Sur 22 satellites actifs, trois étaient de type IOV (validation en orbite) et 19 de type FOC. Deux satellites d'essai FOC gravitent autour de la Terre sur des orbites très excentriques dont l'orientation change par rapport aux autres plans orbitaux de Galileo. Le système Galileo a une plus grande précision que le GPS , avec une précision de moins d'un mètre lors de l'utilisation d'éphémérides diffusées (GPS : trois mètres) et une erreur de télémétrie du signal dans l'espace (SISRE) de 1,6 cm (GPS : 2,3 cm, GLONASS et BeiDou : 4 à 6 cm) lors de l'utilisation de corrections en temps réel pour les orbites et les horloges des satellites.

Histoire

Siège du système Galileo à Prague

Objectifs principaux

En 1999, les différents concepts des trois principaux contributeurs de l' ESA (Allemagne, France et Italie) pour Galileo ont été comparés et réduits à un seul par une équipe conjointe d'ingénieurs des trois pays. La première étape du programme Galileo a été approuvée officiellement le 26 mai 2003 par l' Union européenne et l' Agence spatiale européenne . Le système est principalement destiné à un usage civil, contrairement aux systèmes plus militaires des États-Unis ( GPS ), de la Russie ( GLONASS ) et de la Chine ( BeiDou ). Le système européen ne sera soumis à une fermeture à des fins militaires que dans des circonstances extrêmes (comme un conflit armé). Les pays qui contribuent le plus au projet Galileo sont l' Italie et l' Allemagne .

Le financement

La Commission européenne a eu quelques difficultés à financer la prochaine étape du projet, après que plusieurs graphiques de projections de ventes prétendument "par an" pour le projet aient été exposés en novembre 2001 en tant que projections "cumulatives" qui, pour chaque année projetée, incluaient toutes les années de ventes précédentes. L'attention portée à cette erreur croissante de plusieurs milliards d'euros dans les prévisions de ventes a conduit à une prise de conscience générale au sein de la commission et ailleurs qu'il était peu probable que le programme produise le retour sur investissement qui avait été précédemment suggéré aux investisseurs et aux décideurs. Le 17 janvier 2002, un porte-parole du projet a déclaré qu'en raison de la pression américaine et des difficultés économiques, « Galilée est presque mort ».

Quelques mois plus tard, cependant, la situation a radicalement changé. Les États membres de l'Union européenne ont décidé qu'il était important de disposer d'une infrastructure de positionnement et de synchronisation par satellite que les États-Unis ne pourraient pas facilement désactiver en temps de conflit politique.

L'Union européenne et l'Agence spatiale européenne ont convenu en mars 2002 de financer le projet, dans l'attente d'un examen en 2003 (qui s'est achevé le 26 mai 2003). Le coût de départ pour la période se terminant en 2005 est estimé à 1,1 milliard d'euros. Les satellites nécessaires (le nombre prévu est de 30) devaient être lancés entre 2011 et 2014, avec le système opérationnel et sous contrôle civil à partir de 2019. Le coût final est estimé à 3 milliards d'euros, y compris l'infrastructure sur Terre , construite en 2006 et 2007. Le plan prévoyait que les entreprises privées et les investisseurs investissent au moins les deux tiers du coût de mise en œuvre, l'UE et l'ESA se répartissant le coût restant. Le service ouvert de base doit être disponible gratuitement pour toute personne disposant d'un récepteur compatible Galileo , avec un service commercial crypté à bande passante plus élevée et à précision améliorée initialement prévu pour être disponible moyennant un coût, mais en février 2018, le service de haute précision (HAS) (fournissant des données de positionnement précis sur la fréquence E6) a été convenu d'être mis à disposition gratuitement, le service d'authentification restant commercial. Au début de 2011, les coûts du projet avaient dépassé de 50 % les estimations initiales.

Tensions avec les États-Unis

Une lettre de décembre 2001 du sous-secrétaire américain à la Défense Paul Wolfowitz aux ministres des États de l' UE , soulignant d'éventuels problèmes de compatibilité.

Galileo est destiné à être un GNSS civil de l'UE qui permet à tous les utilisateurs d'y accéder. Initialement, le GPS réservait le signal de la plus haute qualité à un usage militaire, et le signal disponible pour un usage civil était intentionnellement dégradé ( Disponibilité sélective ). Cela a changé avec la signature d'une directive par le président Bill Clinton en 1996 pour désactiver la disponibilité sélective. Depuis mai 2000, le même signal de précision est fourni aux civils et aux militaires.

Étant donné que Galileo a été conçu pour fournir la plus haute précision possible (supérieure au GPS) à quiconque, les États-Unis craignaient qu'un ennemi puisse utiliser les signaux Galileo lors de frappes militaires contre les États-Unis et leurs alliés (certaines armes comme les missiles utilisent des GNSS pour se guider). La fréquence initialement choisie pour Galileo aurait rendu impossible pour les États-Unis de bloquer les signaux Galileo sans également interférer avec ses propres signaux GPS. Les États-Unis ne voulaient pas perdre leur capacité GNSS avec GPS tout en refusant à leurs ennemis l'utilisation du GNSS. Certains responsables américains sont devenus particulièrement inquiets lorsque l'intérêt chinois pour Galileo a été signalé.

Un responsable anonyme de l'UE a affirmé que les responsables américains avaient laissé entendre qu'ils pourraient envisager d'abattre des satellites Galileo en cas de conflit majeur dans lequel Galileo serait utilisé dans des attaques contre les forces américaines. La position de l'UE est que Galileo est une technologie neutre, accessible à tous les pays et à tous. Au début, les responsables de l'UE ne voulaient pas modifier leurs plans initiaux pour Galileo, mais ils sont depuis parvenus à un compromis selon lequel Galileo doit utiliser des fréquences différentes. Cela permet le blocage ou le brouillage de l'un ou l'autre GNSS sans affecter l'autre.

GPS et Galilée

Comparaison de la taille de l'orbite des constellations GPS , GLONASS , Galileo , BeiDou-2 et Iridium , de la Station spatiale internationale , du télescope spatial Hubble et de l' orbite géostationnaire (et de son orbite de cimetière ), avec les ceintures de rayonnement de Van Allen et la Terre à l'échelle.
L' orbite de la Lune est environ 9 fois plus grande que l'orbite géostationnaire. (Dans le fichier SVG, survolez une orbite ou son étiquette pour la mettre en surbrillance ; cliquez pour charger son article.)

L'une des raisons invoquées pour développer Galileo en tant que système indépendant était que les informations de position du GPS peuvent être rendues considérablement inexactes par l'application délibérée de la disponibilité sélective universelle (SA) par l'armée américaine. Le GPS est largement utilisé dans le monde entier pour des applications civiles ; Les partisans de Galileo ont fait valoir que les infrastructures civiles, y compris la navigation et l'atterrissage des aéronefs, ne devraient pas dépendre uniquement d'un système présentant cette vulnérabilité.

Le 2 mai 2000, la disponibilité sélective a été désactivée par le président des États-Unis, Bill Clinton ; fin 2001, l'entité gérant le GPS a confirmé qu'elle n'entendait plus permettre une disponibilité sélective. Bien que la capacité de disponibilité sélective existe toujours, le 19 septembre 2007, le département américain de la Défense a annoncé que les nouveaux satellites GPS ne seraient pas capables de mettre en œuvre la disponibilité sélective ; la vague de satellites du bloc IIF lancée en 2009, et tous les satellites GPS ultérieurs, sont déclarés ne pas prendre en charge la disponibilité sélective. Au fur et à mesure que les anciens satellites seront remplacés dans le programme GPS Block III , la disponibilité sélective cessera d'être une option. Le programme de modernisation contient également des fonctionnalités standardisées qui permettent aux systèmes GPS III et Galileo d'interagir, permettant à des récepteurs d'être développés pour utiliser ensemble le GPS et Galileo afin de créer un GNSS encore plus précis.

Coopération avec les États-Unis

En juin 2004, dans un accord signé avec les États-Unis, l'Union européenne a accepté de passer à une modulation binaire de porteuse offset 1.1, ou BOC(1,1), permettant la coexistence à la fois du GPS et de Galileo, et l'utilisation combinée future de les deux systèmes. L'Union européenne a également accepté de répondre aux "préoccupations mutuelles liées à la protection des capacités de sécurité nationale alliées et américaines".

Premiers satellites expérimentaux : GIOVE-A et GIOVE-B

Le premier satellite expérimental, GIOVE-A , a été lancé en décembre 2005 et a été suivi d'un deuxième satellite d'essai, GIOVE-B , lancé en avril 2008. Après l'achèvement réussi de la phase de validation en orbite (IOV), des satellites supplémentaires ont été lancés. . Le 30 novembre 2007, les 27 ministres des transports de l'UE concernés sont parvenus à un accord selon lequel Galileo devrait être opérationnel d'ici 2013, mais des communiqués de presse ultérieurs suggèrent qu'il a été reporté à 2014.

Financement encore, problèmes de gouvernance

À la mi-2006, le partenariat public-privé s'est effondré et la Commission européenne a décidé de nationaliser le programme Galileo.

Début 2007, l'UE n'avait pas encore décidé comment financer le système et le projet serait « en crise profonde » en raison du manque de fonds publics supplémentaires. Le ministre allemand des Transports, Wolfgang Tiefensee, doutait particulièrement de la capacité du consortium à mettre fin aux luttes intestines à un moment où un seul satellite de banc d'essai avait été lancé avec succès.

Bien qu'une décision n'ait pas encore été prise, le 13 juillet 2007, les pays de l'UE ont discuté de la suppression de 548 millions d'euros (755 millions de dollars US, 370 millions de livres sterling) du budget de compétitivité de l'Union pour l'année suivante et du transfert d'une partie de ces fonds vers d'autres parties du financement pot, une mesure qui pourrait couvrir une partie du coût du système de navigation par satellite Galileo de l'Union. Les projets de recherche et développement de l'Union européenne pourraient être abandonnés pour pallier un manque de financement.

En novembre 2007, il a été convenu de réaffecter des fonds provenant des budgets agricoles et administratifs de l'UE et d'assouplir le processus d'appel d'offres afin d'inviter davantage d'entreprises de l'UE.

En avril 2008, les ministres des transports de l'UE ont approuvé le règlement d'application Galileo. Cela a permis de débloquer les 3,4 milliards d'euros des budgets agricoles et administratifs de l'UE pour permettre la passation de contrats pour démarrer la construction de la station au sol et des satellites.

En juin 2009, la Cour des comptes européenne a publié un rapport soulignant les problèmes de gouvernance, les retards importants et les dépassements budgétaires qui ont conduit au blocage du projet en 2007, entraînant de nouveaux retards et échecs.

En octobre 2009, la Commission européenne a réduit le nombre de satellites définitivement prévus de 28 à 22, avec l'intention de commander les six autres ultérieurement. Il a également annoncé que le premier signal OS, PRS et SoL serait disponible en 2013, et le CS et SOL quelque temps plus tard. Le budget de 3,4 milliards d'euros pour la période 2006-2013 a été jugé insuffisant. En 2010, le groupe de réflexion Open Europe a estimé le coût total de Galileo du début à 20 ans après son achèvement à 22,2 milliards d'euros, entièrement supporté par les contribuables. Selon les estimations initiales faites en 2000, ce coût aurait été de 7,7 milliards d'euros, dont 2,6 milliards à la charge des contribuables et le reste par des investisseurs privés.

En novembre 2009, une station sol pour Galileo a été inaugurée près de Kourou ( Guyane française ). Le lancement des quatre premiers satellites de validation en orbite (IOV) était prévu pour le second semestre de 2011, et le lancement des satellites à pleine capacité opérationnelle (FOC) devait commencer à la fin de 2012.

En mars 2010, il a été vérifié que le budget de Galileo ne serait disponible que pour fournir les 4 satellites IOV et 14 FOC d'ici 2014, sans aucun financement alors engagé pour amener la constellation au-dessus de cette capacité de 60%. Paul Verhoef, le responsable du programme de navigation par satellite à la Commission européenne, a indiqué que ce financement limité aurait de graves conséquences en commentant à un moment donné "Pour vous donner une idée, cela voudrait dire que pendant trois semaines dans l'année vous n'aurez pas de navigation par satellite" en référence à la constellation proposée de 18 véhicules.

En juillet 2010, la Commission européenne a estimé que les retards et les coûts supplémentaires du projet pourraient atteindre 1,5 à 1,7 milliard d'euros, et a reporté la date d'achèvement estimée à 2018. Une fois terminé, le système devra être subventionné par les gouvernements à hauteur de 750 euros. millions par an. Un montant supplémentaire de 1,9 milliard d'euros était prévu pour porter le système à 30 satellites complets (27 opérationnels + 3 de rechange actifs).

En décembre 2010, les ministres de l'UE à Bruxelles ont élu Prague , en République tchèque , comme siège du projet Galileo.

En janvier 2011, les coûts d'infrastructure jusqu'en 2020 étaient estimés à 5,3 milliards d'euros. Ce même mois, Wikileaks a révélé que Berry Smutny, PDG de la société satellite allemande OHB-System , avait déclaré que Galileo "est une idée stupide qui sert principalement les intérêts français". La BBC a appris en 2011 que 500 millions d'euros (440 millions de livres sterling) deviendraient disponibles pour effectuer l'achat supplémentaire, faisant passer Galileo en quelques années de 18 satellites opérationnels à 24.

Lancement de Galileo sur une fusée Soyouz le 21 octobre 2011.

Les deux premiers satellites de validation en orbite Galileo ont été lancés par Soyouz ST-B depuis le Centre Spatial Guyanais le 21 octobre 2011, et les deux autres le 12 octobre 2012. À partir de 2017, les satellites sont pleinement utiles pour le positionnement précis et la géodésie avec une facilité d'utilisation limitée dans la navigation.

Vingt-deux autres satellites à capacité opérationnelle totale (FOC) étaient en commande au 1er janvier 2018. Les quatre premières paires de satellites ont été lancées le 22 août 2014, le 27 mars 2015, le 11 septembre 2015 et le 17 décembre 2015.

Défaillances d'horloge

En janvier 2017, les agences de presse ont signalé que six des masers à hydrogène passifs (PHM) et trois des horloges atomiques au rubidium (RAFS) étaient tombés en panne. Quatre des satellites pleinement opérationnels ont chacun perdu au moins une horloge ; mais aucun satellite n'en a perdu plus de deux. Le fonctionnement n'a pas été affecté puisque chaque satellite est lancé avec quatre horloges (2 PHM et 2 RAFS). La possibilité d'une faille systémique est envisagée. SpectraTime , le producteur suisse des deux types d'horloges embarquées, a refusé de commenter. Selon l' ESA , ils ont conclu avec leurs partenaires industriels pour les horloges atomiques au rubidium que certains tests et mesures opérationnelles mis en œuvre étaient nécessaires. De plus, une remise à neuf est nécessaire pour les horloges atomiques au rubidium qui doivent encore être lancées. Pour les masers à hydrogène passifs, des mesures opérationnelles sont à l'étude pour réduire le risque de défaillance. La Chine et l'Inde utilisent les mêmes horloges atomiques construites par SpectraTime dans leurs systèmes de navigation par satellite. L'ESA a contacté l' Organisation indienne de recherche spatiale (ISRO) qui a initialement déclaré ne pas avoir connu d'échecs similaires. Cependant, fin janvier 2017, les médias indiens ont rapporté que les trois horloges à bord du satellite IRNSS-1A (lancé en juillet 2013 avec une espérance de vie de 10 ans) étaient tombées en panne et qu'un satellite de remplacement serait lancé au second semestre. de 2017 : ces horloges atomiques auraient été fournies dans le cadre d'un accord de quatre millions d'euros.

En juillet 2017, la Commission européenne a indiqué que les principales causes des dysfonctionnements avaient été identifiées et que des mesures avaient été mises en place pour réduire la possibilité de nouveaux dysfonctionnements des satellites déjà dans l'espace. Selon des sources européennes, l'ESA a pris des mesures pour corriger les deux ensembles de problèmes identifiés en remplaçant un composant défectueux qui peut provoquer un court-circuit dans les horloges au rubidium et améliorer les horloges maser passives à hydrogène ainsi que sur les satellites encore à lancer.

Pannes

2019

Du 11 juillet au 18 juillet 2019, l'ensemble de la constellation a connu une panne de signal « inexpliquée » avec tous les satellites actifs affichant le statut « NON UTILISABLE » sur la page d'état de Galileo. La cause de l'incident était un dysfonctionnement de l'équipement de l'infrastructure au sol de Galileo qui a affecté le calcul des prévisions de temps et d'orbite.

2020

Le 14 décembre 2020, à partir de 0h00 UTC, Galileo a subi une dégradation des performances à l'échelle du système pendant 6 heures. Les récepteurs GNSS ignorant un indicateur d'état « marginal » dans les données Galileo pourraient avoir subi une erreur de pseudo-distance pouvant atteindre près de 80 km. Le problème était lié à un comportement anormal d'une horloge atomique du segment sol dans la fonction de détermination du temps du système.

Implication internationale

En septembre 2003, la Chine a rejoint le projet Galileo. La Chine devait investir 230 millions d'euros (302 millions de dollars US, 155 millions de livres sterling, 2,34 milliards de CNY ) dans le projet au cours des années suivantes.

En juillet 2004, Israël a signé un accord avec l'UE pour devenir partenaire du projet Galileo.

Le 3 juin 2005, l' Union européenne et l' Ukraine ont signé un accord pour que l'Ukraine se joigne au projet, comme indiqué dans un communiqué de presse. Depuis novembre 2005, le Maroc a également rejoint le programme.

À la mi-2006, le partenariat public-privé s'est effondré et la Commission européenne a décidé de nationaliser Galileo en tant que programme de l'UE. En novembre 2006, la Chine a plutôt opté pour la mise à niveau du système de navigation BeiDou , son système de navigation par satellite alors régional. Cette décision était due à des problèmes de sécurité et à des problèmes de financement de Galileo.

Le 30 novembre 2007, les 27 États membres de l' Union européenne ont convenu à l'unanimité d'aller de l'avant avec le projet, avec des plans pour des bases en Allemagne et en Italie. L'Espagne n'a pas approuvé lors du vote initial, mais l'a approuvé plus tard dans la journée. Cela a grandement amélioré la viabilité du projet Galileo : « L'exécutif de l'UE avait précédemment déclaré que si un accord n'était pas conclu d'ici janvier 2008, le projet longtemps troublé serait pratiquement mort ».

Le 3 avril 2009, la Norvège a également rejoint le programme en s'engageant à 68,9 millions d'euros pour les coûts de développement et en permettant à ses entreprises de soumissionner pour les contrats de construction. La Norvège, bien qu'elle ne soit pas membre de l'UE, est membre de l' ESA .

Le 18 décembre 2013, la Suisse a signé un accord de coopération pour participer pleinement au programme et a versé rétroactivement 80 millions d'euros pour la période 2008-2013. En tant que membre de l' ESA , elle a déjà collaboré au développement des satellites Galileo, en contribuant aux horloges maser à hydrogène de pointe. L'engagement financier de la Suisse pour la période 2014-2020 sera calculé selon la formule standard appliquée pour la participation suisse au programme-cadre de recherche de l' UE .

En mars 2018, la Commission européenne a annoncé que le Royaume-Uni pourrait être exclu de certaines parties du projet (notamment relatives au service sécurisé PRS) suite à sa sortie de l'Union européenne (UE). En conséquence, Airbus prévoit de déplacer le travail sur le segment de contrôle au sol (GCS) de ses locaux de Portsmouth vers un État de l'UE. Des responsables britanniques auraient demandé des conseils juridiques pour savoir s'ils pouvaient récupérer les 1,4 milliard d'euros investis par le Royaume-Uni, sur les 10 milliards d'euros dépensés à ce jour. Dans un discours prononcé lors de la conférence de l' Institut d'études de sécurité de l'UE, le négociateur en chef de l'UE en charge des négociations sur le Brexit , Michel Barnier , a souligné la position de l'UE selon laquelle le Royaume-Uni avait décidé de quitter l'UE et donc tous les programmes de l'UE, y compris Galileo. En août 2018, il a été signalé que le Royaume-Uni chercherait à créer un système de navigation par satellite concurrent de Galileo après le Brexit. En décembre 2018, la Première ministre britannique Theresa May a annoncé que le Royaume-Uni ne chercherait plus à récupérer l'investissement, et le ministre des Sciences Sam Gyimah a démissionné à ce sujet.

Description du système

Segment spatial

Visibilité de la constellation à partir d'un emplacement sur la surface de la Terre

En 2012, le système devait avoir 15 satellites opérationnels en 2015 et atteindre sa pleine exploitation en 2020 avec les spécifications suivantes :

  • 30 engins spatiaux en orbite (24 en service complet et 6 de rechange)
  • Altitude orbitale : 23 222 km ( MEO )
  • 3 plans orbitaux , inclinaison 56,0° , nœuds ascendants séparés par 120,0° de longitude (8 satellites opérationnels et 2 rechanges actifs par plan orbital)
  • Durée de vie du satellite : >12 ans
  • Masse satellite : 675 kg
  • Dimensions du corps du satellite : 2,7 × 1,2 × 1,1 mètre
  • Portée des panneaux solaires : 18,7 mètres
  • Puissance des panneaux solaires : 1,5 kW (fin de vie)
  • Puissance des antennes de navigation : 155-265 W

Segment au sol

Antenne Galileo IOT en bande L à la station ETRACK Redu

L'orbite du système et la précision du signal sont contrôlées par un segment au sol composé de :

  • Deux centres de contrôle au sol, situés à Oberpfaffenhofen et Fucino pour le contrôle des satellites et des missions
  • Six stations de télémétrie, poursuite et contrôle (TT&C), situées à Kiruna , Kourou , Nouméa , Sainte-Marie, La Réunion , Redu et Papeete
  • Dix stations de liaison montante des données de mission (ULS), deux par site, situées au Svalbard , Kourou , Papeete , Sainte-Marie, La Réunion et Nouméa
  • Plusieurs stations de capteurs de référence distribuées dans le monde entier (GSS)
  • Un réseau de diffusion de données entre tous les emplacements géographiquement répartis
  • Un centre de services, situé à Madrid , pour aider les utilisateurs de Galileo.

Signaux

Le système transmet trois signaux : E1 (1575,42 MHz), E5 (1191,795 MHz) composé de E5a (1176,45 MHz) et E5b (1207,14 MHz), et E6 (1278,75 MHz) :

Signaux Galileo FOC
Paramètres E1-I E1-Q E5a E5b E6-I E6-Q
Fréquence porteuse, MHz 1575,42 1575,42 1176.45 1207.14 1278.75 1278.75
Modulation CBOC (6,1,1/11) BOCco (15,2,5) AltBOC (15,10) AltBOC (15,10) BPSK (5) BOCco (10,5)

Prestations de service

Le système Galileo disposera de quatre services principaux :

Service ouvert (SE)
Celui-ci sera disponible gratuitement pour toute personne disposant d'un équipement de masse approprié ; chronométrage simple, et positionnement jusqu'à un mètre (pour un récepteur double fréquence, dans le meilleur des cas).
Service Haute Précision (HAS ; résultant du re-champ d'application de l'ancien Service Commercial Galileo)
Précision au centimètre gratuite.
Service Public Réglementé (PRS ; crypté)
Conçu pour être plus robuste, avec des mécanismes anti-brouillage et une détection fiable des problèmes. Limité aux organismes gouvernementaux autorisés.
Service de recherche et de sauvetage (SAR)
Le système détectera les emplacements des balises de détresse ; possible d'envoyer des commentaires, par exemple en confirmant que l'aide est en route.

L'ancien service Safety of Life est en cours de reprofilage et il appartiendra probablement au récepteur d'évaluer l'intégrité du signal. (ARAIM : surveillance de l'intégrité autonome du récepteur avancé)

Concept

Maser à hydrogène passif spatial utilisé dans les satellites Galileo comme horloge mère pour un système de chronométrage embarqué

Chaque satellite Galileo possède deux horloges atomiques maîtres passives à hydrogène et deux horloges atomiques secondaires au rubidium qui sont indépendantes l'une de l'autre. Comme les horloges atomiques précises et stables qualifiées pour l'espace sont des composants essentiels de tout système de navigation par satellite, la quadruple redondance employée permet à Galileo de fonctionner lorsque les horloges atomiques embarquées échouent dans l'espace. La précision des horloges maser à hydrogène passives embarquées est quatre fois supérieure à celle des horloges atomiques au rubidium embarquées et estimée à 1 seconde par 3 millions d'années (une erreur de synchronisation d'une nanoseconde ou 1 milliardième de seconde (10 -9 ou 1 / 1 000 000 000 de seconde) se traduit par une erreur de position de 30 centimètres (12 pouces) à la surface de la Terre), et fournira un signal de synchronisation précis pour permettre à un récepteur de calculer le temps qu'il faut au signal pour l'atteindre. Les satellites Galileo sont configurés pour faire fonctionner une horloge maser à hydrogène en mode primaire et une horloge au rubidium en secours à chaud. Dans des conditions normales, l'horloge maître à hydrogène en fonctionnement produit la fréquence de référence à partir de laquelle le signal de navigation est généré. En cas de problème du maser à hydrogène, un basculement instantané sur l'horloge au rubidium serait effectué. En cas de défaillance du maser à hydrogène primaire, le maser à hydrogène secondaire pourrait être activé par le segment sol pour prendre le relais dans un délai de quelques jours dans le cadre du système redondant. Une unité de surveillance et de contrôle d'horloge assure l'interface entre les quatre horloges et l'unité de génération de signaux de navigation (NSU). Il transmet le signal de l'horloge principale à hydrogène actif à la NSU et garantit également que les fréquences produites par l'horloge principale et la réserve active sont en phase, de sorte que la réserve puisse prendre le relais instantanément en cas de défaillance de l'horloge principale. Les informations NSU sont utilisées pour calculer la position du récepteur en trilatérant la différence des signaux reçus de plusieurs satellites.

Le maser à hydrogène passif embarqué et les horloges au rubidium sont très stables sur quelques heures. S'ils devaient fonctionner indéfiniment, cependant, leur chronométrage dériverait, ils doivent donc être synchronisés régulièrement avec un réseau d'horloges de référence au sol encore plus stables. Il s'agit notamment des horloges maser à hydrogène actif et des horloges basées sur l' étalon de fréquence du césium , qui présentent une bien meilleure stabilité à moyen et long terme que les horloges maser au rubidium ou à hydrogène passive. Ces horloges au sol sont regroupées dans les installations de chronométrage précis fonctionnant en parallèle dans les centres de contrôle Galileo de Fucino et Oberpfaffenhofen. Les horloges au sol génèrent également une référence de temps mondiale appelée Galileo System Time (GST), la norme pour le système Galileo et sont régulièrement comparées aux réalisations locales de l'UTC, l'UTC(k) des laboratoires européens de fréquence et de temps.

Pour plus d'informations sur le concept des systèmes mondiaux de navigation par satellite, voir GNSS et calcul de positionnement GNSS .

Centre de services GNSS européen

Le Centre de service GNSS européen est le point de contact pour l'assistance aux utilisateurs de Galileo.

Le centre de service GNSS européen (GSC), situé à Madrid, fait partie intégrante de Galileo et fournit l'interface unique entre le système Galileo et les utilisateurs de Galileo. GSC publie la documentation officielle de Galileo, promeut les services actuels et futurs de Galileo dans le monde entier, prend en charge la normalisation et distribue les almanachs, les éphémérides et les métadonnées Galileo.

Le service d'assistance aux utilisateurs de GSC est le point de contact pour l'assistance aux utilisateurs de Galileo. GSC répond aux requêtes et recueille les notifications d'incidents des utilisateurs sur Galileo. Le service d'assistance est disponible en permanence pour tous les utilisateurs de Galileo dans le monde via le portail Web GSC.

GSC fournit l'état mis à jour de la constellation Galileo et informe des événements prévus et imprévus par le biais d'un avis aux utilisateurs de Galileo (NAGU). GSC publie la documentation de référence Galileo et des informations générales sur la description des services et des signaux Galileo et les rapports de performance Galileo.

Chercher et sauver

Galileo fournira une nouvelle fonction mondiale de recherche et de sauvetage (SAR) dans le cadre du système MEOSAR . Les satellites seront équipés d'un transpondeur qui relayera les signaux de détresse des balises de détresse vers le centre de coordination des secours , qui lancera alors une opération de secours. Dans le même temps, le système devrait fournir un signal, le Return Link Message (RLM), à la balise de détresse, l'informant que sa situation a été détectée et que l'aide est en route. Cette dernière fonctionnalité est nouvelle et est considérée comme une mise à niveau majeure par rapport au système Cospas-Sarsat existant , qui ne fournit pas de retour d'information à l'utilisateur. Des tests effectués en février 2014 ont révélé que pour la fonction de recherche et de sauvetage de Galileo , opérant dans le cadre du programme international Cospas-Sarsat existant, 77 % des emplacements de détresse simulés peuvent être localisés à moins de 2 km et 95 % à moins de 5 km.

Le service Galileo Return Link Service (RLS), qui permet d'accuser réception des messages de détresse reçus via la constellation, a été mis en service en janvier 2020.

Constellation

Résumé des satellites , au 21 janvier 2021
Bloquer
Période de lancement
Lancements de satellites En fonctionnement
et en bonne santé
Plein succès Échec Prévu
DONNER 2005–2008 2 0 0 0
IOV 2011–2012 4 0 0 3
FOC À partir de 2014 20 2 12 19
G2G A partir de 2024 0 0 12 0
Le total 26 2 24 22

Bancs d'essai du satellite Galileo : GIOVE

GIOVE-A a été lancé avec succès le 28 décembre 2005.

En 2004, le projet Galileo System Test Bed Version 1 (GSTB-V1) a validé les algorithmes au sol pour la détermination de l'orbite et la synchronisation temporelle (OD&TS). Ce projet, mené par l'ESA et European Satellite Navigation Industries , a fourni à l'industrie des connaissances fondamentales pour développer le segment de mission du système de positionnement Galileo.

Un troisième satellite, GIOVE-A2 , devait initialement être construit par SSTL pour un lancement au second semestre 2008. La construction de GIOVE-A2 a été interrompue en raison du lancement réussi et de l'exploitation en orbite de GIOVE-B .

Le segment de la mission GIOVE exploité par European Satellite Navigation Industries a utilisé les satellites GIOVE-A/B pour fournir des résultats expérimentaux basés sur des données réelles à utiliser pour l'atténuation des risques pour les satellites IOV qui ont suivi les bancs d'essai. L'ESA a organisé le réseau mondial de stations au sol pour collecter les mesures de GIOVE-A/B avec l'utilisation des récepteurs GETR pour une étude systématique plus approfondie. Les récepteurs GETR sont fournis par Septentrio ainsi que les premiers récepteurs de navigation Galileo à utiliser pour tester le fonctionnement du système à des étapes ultérieures de son déploiement. L'analyse des signaux des données GIOVE-A/B a confirmé le bon fonctionnement de tous les signaux Galileo avec les performances de suivi attendues.

Satellites de validation en orbite (IOV)

Ces satellites de banc d'essai ont été suivis de quatre satellites IOV Galileo qui sont beaucoup plus proches de la conception finale du satellite Galileo. La fonction de recherche et sauvetage (SAR) est également installée. Les deux premiers satellites ont été lancés le 21 octobre 2011 depuis le Centre Spatial Guyanais à l' aide d'un lanceur Soyouz , les deux autres le 12 octobre 2012. Cela permet des tests de validation clés, car les récepteurs terrestres tels que ceux des voitures et des téléphones doivent « voir » un minimum de quatre satellites afin de calculer leur position en trois dimensions. Ces 4 satellites IOV Galileo ont été construits par Astrium GmbH et Thales Alenia Space . Le 12 mars 2013, un premier correctif a été effectué à l'aide de ces quatre satellites IOV. Une fois cette phase de validation en orbite (IOV) terminée, les satellites restants seront installés pour atteindre la pleine capacité opérationnelle.

Satellites à pleine capacité opérationnelle (FOC)

Le 7 janvier 2010, il a été annoncé que le contrat pour la construction des 14 premiers satellites FOC avait été attribué à OHB System et à Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) . Quatorze satellites seront construits pour un coût de 566 millions d'euros (510 millions de livres sterling ; 811 millions de dollars US). Arianespace lancera les satellites pour un coût de 397 millions d'euros (358 millions de livres sterling ; 569 millions de dollars US). La Commission européenne a également annoncé que le contrat de 85 millions d'euros de support système couvrant les services industriels requis par l' ESA pour l'intégration et la validation du système Galileo avait été attribué à Thales Alenia Space . Thales Alenia Space sous-traite les performances à Astrium GmbH et la sécurité à Thales Communications .

En février 2012, une commande supplémentaire de huit satellites a été attribuée à OHB Systems pour 250 millions d'euros (327 millions de dollars US), après avoir surenchéri sur l'offre publique d'achat d'EADS Astrium. Portant ainsi le total à 22 satellites FOC.

Le 7 mai 2014, les deux premiers satellites FOC atterrissent en Guyane pour leur lancement conjoint prévu en été Initialement prévu pour un lancement courant 2013, des problèmes d'outillage et de mise en place de la ligne de production pour l'assemblage ont entraîné un retard d'un an dans la production en série des satellites Galileo. Ces deux satellites (satellites Galileo GSAT-201 et GSAT-202) ont été lancés le 22 août 2014. Les noms de ces satellites sont Doresa et Milena du nom d'enfants européens qui avaient précédemment remporté un concours de dessin. Le 23 août 2014, le prestataire de services de lancement Arianespace a annoncé que le vol VS09 a connu une anomalie et que les satellites ont été injectés sur une orbite incorrecte. Ils se sont retrouvés sur des orbites elliptiques et ne pouvaient donc pas être utilisés pour la navigation. Cependant, il a été possible plus tard de les utiliser pour effectuer une expérience de physique, ils n'étaient donc pas une perte complète.

Les satellites GSAT-203 et GSAT-204 ont été lancés avec succès le 27 mars 2015 depuis le Centre Spatial Guyanais à l'aide d'un lanceur Soyouz à quatre étages. Utilisant le même lanceur et rampe de lancement Soyouz, les satellites GSAT-205 (Alba) et GSAT-206 (Oriana) ont été lancés avec succès le 11 septembre 2015.

Les satellites GSAT-208 (Liene) et GSAT-209 (Andriana) ont été lancés avec succès depuis Kourou, en Guyane française, à l'aide du lanceur Soyouz le 17 décembre 2015.

Les satellites GSAT-210 (Daniele) et GSAT-211 (Alizée) ont été lancés le 24 mai 2016.

À compter de novembre 2016, le déploiement des douze derniers satellites utilisera un lanceur Ariane 5 modifié , nommé Ariane 5 ES, capable de mettre en orbite quatre satellites Galileo par lancement.

Les satellites GSAT-207 (Antonianna), GSAT-212 (Lisa), GSAT-213 (Kimberley), GSAT-214 (Tijmen) ont été lancés avec succès depuis Kourou, en Guyane française, le 17 novembre 2016 sur une Ariane 5 ES.

Le 15 décembre 2016, Galileo a commencé à offrir la capacité opérationnelle initiale (IOC). Les services actuellement offerts sont le service ouvert, le service public réglementé et le service de recherche et de sauvetage.

Les satellites GSAT-215 (Nicole), GSAT-216 (Zofia), GSAT-217 (Alexandre), GSAT-218 (Irina) ont été lancés avec succès depuis Kourou, en Guyane française, le 12 décembre 2017 sur une Ariane 5 ES.

Les satellites GSAT-219 (Tara), GSAT-220 (Samuel), GSAT-221 (Anna), GSAT-222 (Ellen) ont été lancés avec succès depuis Kourou, en Guyane française, le 25 juillet 2018 sur une Ariane 5 ES.

Satellites de deuxième génération (G2G)

Depuis 2014, l'ESA et ses partenaires industriels ont commencé des études sur les satellites Galileo de deuxième génération, qui seront présentés à la CE pour la période de lancement de la fin des années 2020. Une idée est d'utiliser une propulsion électrique , qui éliminerait le besoin d'un étage supérieur lors du lancement et permettrait aux satellites d'un seul lot d'être insérés dans plus d'un plan orbital. Les satellites de nouvelle génération devraient être disponibles d'ici 2025. et serviront à augmenter le réseau existant. Le 20 janvier 2021, la Commission européenne a annoncé avoir attribué un contrat de 1,47 milliard d'euros à Thales Alenia Space et Airbus Defence and Space pour six engins spatiaux des satellites Galileo de deuxième génération. La signature des contrats avec Thales Alenia Space et Airbus Defence and Space, prévue le 29 janvier 2021, a été suspendue par la Cour de justice européenne à la suite d'une protestation déposée par OHB SE, le soumissionnaire perdant. La protestation de l'OHB auprès du Tribunal de la CJCE est fondée sur des « allégations de vol de secrets commerciaux », et vise à la fois une suspension des signatures de contrat et l'annulation de l'attribution du contrat.

Applications et impact

Projets scientifiques utilisant Galileo

En juillet 2006, un consortium international d'universités et d'instituts de recherche s'est lancé dans une étude des applications scientifiques potentielles de la constellation Galileo. Ce projet, nommé GEO6, est une vaste étude orientée vers la communauté scientifique en général, visant à définir et mettre en œuvre de nouvelles applications de Galileo.

Parmi les différents utilisateurs du GNSS identifiés par l'entreprise commune Galileo, le projet GEO6 s'adresse à la communauté des utilisateurs scientifiques (UC). Le projet GEO6 vise à favoriser de nouvelles applications possibles au sein de l'UC scientifique des signaux GNSS, et en particulier de Galileo.

Le projet AGILE est un projet financé par l'UE consacré à l'étude des aspects techniques et commerciaux des services basés sur la localisation (LBS) . Il comprend une analyse technique des bénéfices apportés par Galileo (et EGNOS) et étudie l'hybridation de Galileo avec d'autres technologies de positionnement (basées sur les réseaux, WLAN, etc.). Dans le cadre de ces projets, certains prototypes pilotes ont été mis en œuvre et démontrés.

Sur la base du nombre potentiel d'utilisateurs, des revenus potentiels de la société d'exploitation ou du concessionnaire Galileo (GOC), de la pertinence internationale et du niveau d'innovation, un ensemble d'applications prioritaires (AP) sera sélectionné par le consortium et développé dans les délais impartis. cadre du même projet.

Ces applications permettront d'augmenter et d'optimiser l'utilisation des services EGNOS et les opportunités offertes par le banc d'essai de signaux Galileo (GSTB-V2) et la phase Galileo (IOV).

Tous les satellites Galileo sont équipés de réseaux de rétroréflecteurs laser qui leur permettent d'être suivis par les stations de l'International Laser Ranging Service. La télémétrie laser par satellite jusqu'aux satellites Galileo est utilisée pour la validation des orbites des satellites, la détermination des paramètres de rotation de la Terre et pour les solutions combinées intégrant des observations laser et micro-ondes.

Récepteurs

Smartphones Samsung Galaxy S8+ recevant Galileo et autres signaux GNSS

Toutes les principales puces de réception GNSS prennent en charge Galileo et des centaines d'appareils d'utilisateurs finaux sont compatibles avec Galileo. Les premiers appareils Android compatibles GNSS à double fréquence, qui suivent plus d'un signal radio de chaque satellite, fréquences E1 et E5a pour Galileo, étaient la gamme Huawei Mate 20 , Xiaomi Mi 8 , Xiaomi Mi 9 et Xiaomi Mi MIX 3 . En juillet 2019, il y avait plus de 140 smartphones compatibles Galileo sur le marché, dont 9 à double fréquence. Une liste complète d'appareils compatibles, pour diverses utilisations, sur terre, en mer et dans les airs est Site Internet de l'UE. Le 24 décembre 2018, la Commission européenne a donné mandat à tous les nouveaux smartphones de mettre en œuvre Galileo pour la prise en charge de l' E112 .

À compter du 1er avril 2018, tous les véhicules neufs vendus en Europe doivent prendre en charge eCall , un système d'intervention d'urgence automatique qui compose le 112 et transmet les données de localisation Galileo en cas d'accident.

Jusqu'à fin 2018, Galileo n'était pas autorisé à être utilisé aux États-Unis et, en tant que tel, ne fonctionnait que de manière variable sur des appareils pouvant recevoir des signaux Galileo, sur le territoire des États-Unis. La position de la Commission fédérale des communications sur la question était (et demeure) que les récepteurs de systèmes de radionavigation par satellite (RNSS) non GPS doivent obtenir une licence pour recevoir lesdits signaux. Une dérogation à cette exigence pour Galileo a été demandée par l'UE et soumise en 2015, et le 6 janvier 2017, les commentaires du public sur la question ont été demandés. Le 15 novembre 2018, la FCC a accordé la dérogation demandée, autorisant explicitement les appareils grand public non fédéraux à accéder aux fréquences Galileo E1 et E5. Cependant, la plupart des appareils, y compris les smartphones, nécessitent toujours des mises à jour du système d'exploitation ou des mises à jour similaires pour permettre l'utilisation des signaux Galileo aux États-Unis.

Pièces de monnaie

Le projet européen de navigation par satellite a été sélectionné comme motif principal d'une pièce de collection de très grande valeur : la pièce commémorative autrichienne de navigation par satellite européenne , frappée le 1er mars 2006. La pièce a un anneau en argent et une "pilule" en niobium brun-or . À l'inverse, la partie en niobium représente des satellites de navigation en orbite autour de la Terre. L'anneau montre différents modes de transport, pour lesquels la navigation par satellite a été développée : un avion, une voiture, un camion, un train et un porte-conteneurs.

Voir également

Systèmes concurrents

Autre

Remarques

Les références

Bibliographie

Lectures complémentaires

  • Psiaki, ML, "Block Acquisition of faible GPS signaux in a software receiver", Actes de ION GPS 2001, 14th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Salt Lake City, Utah, 11-14 septembre 2001, p. 2838-2850.
  • Bandemer, B., Denks, H., Hornbostel, A., Konovaltsev, A., "Performance des méthodes d'acquisition pour les récepteurs Galileo SW", European Journal of Navigation, Vol.4, No. 3, pp. 17-19, juillet 2006
  • Van Der Jagt, Culver W. Galileo : La déclaration d'indépendance européenne  : une thèse (2002). APPEL #JZ1254 .V36 2002, Description xxv, 850 p. : malade. ; 30 cm + 1 CD-ROM

Liens externes