Les programmes russes de géolocalisation par satellites

01-01-2017 Philippe VOLVERT

Tsiklon, une première ébauche russe

Les premières études d'un programme de géolocalisation par satellites en Union soviétique remonte à la fin des années 50 menant en 1962 au début du développement formel du programme Tsiklon. Si on devait trouver son équivalent américain, on pourrait le comparer au système Transit. Il servait avant tout à déterminer la position des sous-marins transportant des missiles. En mai et septembre 1967, une fusée Kosmos 3M lance deux satellites Tsiklon-GVM. Il ne s'agit que d'une version pour valider le concept. Vingt-sept satellites Tsiklon seront lancés entre le 23 novembre 1967 et le 24 juillet 1978 dont 25 avec succès. Les quinze derniers sont des satellites opérationnels qui ont reçu le nom de Zaliv. La principale difficulté à laquelle s'est heurtée la marine soviétique dans le programme Tsiklon est le manque de précision des satellites. La précision est étroitement liée à la précision des cartes géographiques et géodésiques dont elle a besoin pour situer la balise de géolocalisation. C'est pourquoi, le programme de satellites géodésiques Sfera est mis en place.

A partir de 1974, la seconde génération de satellites Tsiklon fait son apparition sous l'appellation Parus. Elle profite de l'expérience acquise depuis 1967 et des améliorations sont apportées. Bien que la fonction primaire des satellites Parus soit la géolocalisation, à une certaine époque ils ont vraisemblablement servi de relai de données pour les satellites de surveillance océaniques US-P. Depuis le 26 décembre 1974, 99 exemplaires ont été lancés par des fusées Kosmos 3M dont 94 avec succès. Technologiquement, ils ressemblent aux Tsiklon. Ce sont des engins de 820 kg qui circulent sur une orbite de 950 km × 1 005 km inclinée de 82.9° répartis sur 6 plans espacés de 30°. Leur durée de vie optimale est de 2 ans.

GLONASS, le cousin russe du GPS

L'équivalent soviétique puis russe du GPS américain est le GLONASS, abréviation russe de Système Global de Navigation par Satellites. Le projet est adopté le 01 décembre 1976 par le Comité Central du Parti Communiste et le Conseil des Ministres. Le réseau GLONASS reprend le même style d'architecture que celle de son rival américain. Ici c'est 21 satellites actifs et 3 en réserve répartis en 3 plans espacés de 120° circulant sur une orbite de 19 500 km avec une inclinaison de 64.8°. Il se découpe en trois phases :

  • Phase 1 (1983 - 1985): Satellites expérimentaux pour valider le concept avec 4 à 6 satellites;
  • Phase 2 (1986 - 1993): Système opérationnel initial devant compter 12 satellites;
  • Phase 3 (1993 - 1995): Déploiement des derniers satellites pour arriver à un système complet comptant jusqu'à 24 satellites.
Satellite Glonass K2
Illustration d'un satellite Glonass K2 - Photo Academician MF Reshetnev (Agrandir)

C'est à NPO Prikladnoi Mekhaniki qu'est confiée la réalisation de la première génération de satellites Uragan. A l'origine, les satellites étaient prévus pour avoir une exactitude de 65 m, mais en réalité elle était de 20 m dans le signal civil et de 10 m dans le signal militaire.

Avant de déployer les satellites opérationnels, il est important de valider le concept et les technologies retenues pour le programme GLONASS. Raison pour laquelle il est décidé de développer une série expérimentale (Block I) constituée de 7 grappes de trois satellites à lancer depuis le cosmodrome de Baïkonour par une fusée Proton dont la durée de vie moyenne est de 14 mois. La première grappe est formée de trois maquettes représentatives des satellites Uragan destinées pour le vol d'essai sur Proton qui a lieu le 12 octobre 1982. Les 6 autres suivront entre le 10 août 1983 et le 25 décembre 1985.

Il faudra attendre le lancement du 16 septembre 1986 pour voir les premiers satellites opérationnels placés sur orbite. Ils sont très différents des prototypes même si le constructeur reste NPO Prikladnoi Mekhaniki. Cette fois, les satellites sont stabilisés sur 3 axes et pèsent au décollage quelques 1 250 kg. Trois séries (Block IIa, Block IIb et Block IIv) vont voir le jour au gré des améliorations et innovations qui sont apportées aux satellites, notamment une durée de vie moyenne qui passera de 16 à 68 mois. Ce ne sont pas moins de 76 satellites qui seront lancés jusqu'au 25 décembre 2005. A l'exception de deux lancements où l'un des satellites Uragan est remplacé par un satellite géodésique Etalon, tous seront mis sur orbite par grappe de 3.

Avec la chute de l'Union Soviétique, le programme GLONASS est hérité par la Russie qui en fait l'une de ses priorités nationales. En 1993, le Président Eltsine signe le décret pour l'intégrer dans les attributions des Forces Spatiales Russes et souhaite le voir opérationnel pour 1995. Ce sera chose faite en mars 1995 et la Russie le propose pour des applications civiles aux organisations internationales ICAO (International Civil Aviation Organization) et IMO (International Maritime Organization) pour une utilisation longue durée.

Les difficultés financières auxquelles doit faire face la Russie ne permet pas de maintenir le réseau pleinement opérationnel. Pour qu'il puisse assurer un service minimum, 18 satellites sont nécessaires. En ces temps de crises, le renouvellement des satellites vieillissant ou tombant en panne ne peut se faire. Le nombre de lancement diminue au point de n'avoir que trois nouveaux satellites pour la période 1996-1999. A l'aube de l'an 2000, seul 6 satellites sont encore en activité. Pour faire face au déclin du programme, le Gouvernement russe signe un décret le 20 août 2001 avec deux objectifs:

  • Développement de nouvelles générations de satellites et utilisation effective de GLONASS, application des technologies avancées des satellites de navigation pour aider au développement social et économique du pays ainsi qu'à la sécurité nationale;
  • Sauver le rôle de leader de la Russie dans les satellites de navigation en garantissant un service pour les utilisateurs russes et internationaux.

Trois mois et demi après la signature du décret, une fusée Proton place sur orbite un nouveau triplet dont un Uragan amélioré. Il ne s'agit pas encore réellement d'un satellite de nouvelle génération mais il a sa durée de vie augmentée par rapport à ses cousins lancés en même temps. Les premiers véritables Uragan nouvelle génération, baptisé Uragan M, ne rejoignent la constellation qu'à partir du 01 décembre 2003. D'apparence, ils ne sont guère différents de la génération précédente mais leur durée de vie est passée de 3 à 7 ans. Ils peuvent tout aussi bien être lancés par 3 sur une fusée Proton que seul sur une Soyuz 2.1b/Fregat.

Avec Uragan K1, la flotte va subir une cure de jouvence et profiter des nouvelles innovations. La plate-forme Ekspress-1000A développée par ISS Reshetnev (anciennement NPO Prikladnoi Mekhaniki) est choisie pour les satellites ce qui permet de réduire la masse du satellite à 935 kg et d'allonger la vue qui peut désormais atteindre 10 ans. De plus, ces satellites emportent un équipement de recherche et de sauvetage COSPAS-SARSAT. Du fait d'une masse plus faible, ces satellites peuvent être lancés par paire sur Soyuz 2.1b/Fregat ou par grappe de 6 sur Proton. Le 26 février 2011, le premier Uragan K1 est placé sur orbite. Il ne s'agit que d'un satellite expérimental destiné à valider les technologies utilisées dans sa conception.

En complément du réseau militaire Tsiklon / Parus, l'Union Soviétique puis la Russie ont exploité un équivalent civil baptisé Tsikada. Ces satellites sont très proches de la version militaire développée dans les années 60. Vingt satellites ont été lancés par une fusée Kosmos 3M entre le 15 décembre 1976 et le 21 janvier 1995. Une version modernisée, Tsikada M, a vu le jour au milieu des années 90 avant d'être supplantée par le réseau GLONASS. Ces satellites, d'une masse de 830 kg, avait une durée de vie minimale de 2 ans.

Sources

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