Qu'est-ce qu'un satellite

01-01-2017 Philippe VOLVERT

Coupe d’un satellite

Un satellite est la raison d'être d'un lanceur. Si on devait faire une comparaison avec le transport aérien, le lanceur serait l'avion et le satellite, les passagers. Sans avion, pas de passagers, sans passagers, pas d'avion. Un satellite est donc la chose la plus noble sur un lanceur. Il existe toute une panoplie de tailles de satellites. Mais tous fonctionnent de la même façon, ou du moins on un principe de fonctionnement identique. On peut diviser le satellite en 2 parties bien distinctes. La première est le module technique et la seconde le module utile.

Afin de réduire le coût de production des satellites, les industriels ont opté pour une standardisation des équipements de base. Ainsi, les constructeurs ont développé un système de plateformes qui vont servir de base pour le satellite. Il en existe plusieurs modèles pour répondre à une variété d'exigences de mission. Selon les besoins, le client choisira la plateforme la plus adaptée à ses besoins et sur laquelle, il ajoutera la charge utile. Ce système est avant tout utilisé pour des satellites construits en série. C’est le cas pour les satellites de télécommunications ou encore les constellations. Les satellites scientifiques ou les sondes d’exploration font moins appel à ce système car leur mission est généralement unique et leur architecture est étudiée pour répondre aux besoins spécifiques de la mission.

Coupe d'un satellite
Coupe d’une satellite produit par Maxar – Photo Maxar/P. Volvert (Agrandir)

Module technique (bus)

Comme expliqué plus haut, le module technique est la partie construite la plupart du temps à la chaîne. Il regroupe tous les systèmes permettant au satellite de se placer sur orbite, de se corriger cette orbite, d'alimenter en énergie, de communiquer avec la Terre pour l'entretien à distance en cas de panne. Pour se placer sur orbite, le satellite a besoin de carburants et de moteurs. Deux types de moteurs sont employés. Le premier est optionnel puisqu'il est celui qui permettra au satellite d'atteindre sa bonne orbite. Il peut fonctionner soit à poudre, soit à liquide. Ce sont la plupart du temps les satellites placés sur l'orbite de transfert géostationnaire qui sont équipés d'un tel moteur. Il va permettre de transférer le satellite de l'orbite GTO vers l'orbite GEO. Le second type de moteurs est celui destiné aux manœuvres orbitales. Ils servent aux changements d'orbite. C'est le cas notamment pour les sondes spatiales qui arrivent à destination. Ces mêmes moteurs peuvent servir à corriger la trajectoire, à l'affiner dans le cas d'un atterrisseur type Mars Exploration Rover de la Nasa. Un satellite positionné sur l'orbite de géostationnaire tourne autour de la Terre à la même vitesse que la Terre tourne sur elle-même ou presque. Pour éviter qu'un satellite ne soit décalé de son orbite et que l'opérateur ne finisse par le perdre de vue, régulièrement, une petite poussée des moteurs permet de le recaler à sa place.

C'est également sur le module technique que sont fixés les panneaux solaires destinés à fournir en électricité le satellite. A la fin de la mission du lanceur, le satellite est largué et ouvre directement partiellement ses panneaux solaires face au Soleil afin d'être alimenté au minimum en énergie. Les premières manœuvres de déploiement et de mise en activité du satellite commencent. Ce n'est que lorsque ses panneaux seront complètement déployés et le satellite positionné correctement sur la bonne orbite que sa mission pourra commencer. Pour un satellite de télécommunications, à l'heure actuelle, sa vie est estimée à environ 15 ans. Comme vous pouvez le voir, les premières phases post mise sur orbite sont très importantes si on veut pouvoir utiliser le satellite. Une heure de lancement de fusée n'est pas aléatoire. Elle correspond à un certain nombre de critères dont l'ensoleillement pour les premières manœuvres de déploiement.

Le reste des équipements sont les moyens de communication entre la station au sol et le satellite. Ce réseau va permettre de contrôler l'état de santé de l'engin, d'envoyer des ordres, télédépanner si cela est envisageable.

Charge utile (payload)

En fonction de la mission à réaliser, le satellite aura des équipements bien adaptés. Dans le cas des satellites de télécommunications, télévision, relais, ils disposent d'un équipement permettant de recevoir les ondes émettrices et les réenvoyer à qui de droit. Prenons le cas d’un satellite de télécommunications d’Eutelsat. Chacun d’eux possède des canaux de télévision qui sont loués à des chaînes. Celle-ci envoie son programme vers le satellite qui le réenvoie vers les cablo-distributeurs. Dans le cas d’un satellite scientifique, la charge utile est constituée de caméras fonctionnant en longueurs d’ondes différentes, des spectromètres, des radars et autres instruments de mesures. La résolution de l’image fournie par le satellite sera également différente selon l’usage que l’on en fait. Un satellite météorologique ou de télédétection couvre une large proportion du sol alors qu’un satellite espion ciblera une zone de quelques centimètres.

Les classes de satellites

  • Grand satellite: supérieur à 3 tonnes pour un coût supérieur à 150 millions $
  • Moyen satellite: de 1 à 3 tonnes pour un coût maximal de 150 millions $
  • Petit satellite: 0,5 à 1 tonne pour un coût variant de 50 à 150 millions $
  • Mini satellite: 100 à 500 kg pour un coût variant de 10 à 40 millions $
  • Micro satellite: 10 à 100 kg pour un coût variant de 3 à 8 millions $
  • Nano satellite: 1 à 10 kg pour un coût variant de 0,3 à 2 millions $
  • Pico satellite: inférieur à 1 kg pour un coût variant inférieur à 0,3 millions $
  • Femto satellite: inférieur à 0,1 kg pour un coût variant inférieur à 5 000 $

Les CubeSat

CubeSat désigne un format de nano-satellites défini en 1999 par l'Université polytechnique de Californie et l'Université Stanford (États-Unis) avec comme objectif de réduire le coût de lancement d’un satellite. Ils doivent utiliser des composants électroniques banalisés et leur dimension est dictée par la capacité des radars terrestres à les détecter. Dans le cas présent, ce sont des cubes de 10 cm de côté pesant 1,33 kg. Par convention le CubeSat de base est désigné par l'abréviation 1U (One Unit) mais il est possible de construire un satellite plus grand en optant pour l’assemblage de plusieurs CubeSat. La taille maximale est de 8U.

Le prix d’une plateforme CubeSat varie entre 2 150 $ (1U) à 9 500 $ (8U). A cela s’ajoute l’équipement et le coût d’un lancement. Les satellites embarquent sur des fusées en tant que passagers secondaires et largués une fois en orbite. D’autres font le voyage vers l’ISS à bord d’un cargo de ravitaillement. Les astronautes procèdent alors à leur déploiement ultérieurement.

Largage CubeSat
Déploiement de trois CubeSat depuis la station spatiale internationale – Photo NASA (Agrandir)

Sources

  • A la découverte des satellites
  • Space Connection 38 - Engins spatiaux miniatures
  • CubeSatShop

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