GALILEO, système européen de navigation par satellite

Description du système Galileo

Le projet Galileo est composé de plusieurs parties appelées « segments », comme le segment spatial, les segments de contrôle et de mission au sol, etc.

Le segment spatial réunit les satellites. Chaque satellite embarque quatre horloges atomiques extrêmement stables : deux masers à hydrogène (elles ne dérivent que de 0,45 nanoseconde par tranche de douze heures) et deux horloges au rubidium (elles dérivent de 1,8 nanoseconde par tranche de douze heures). Une seule horloge en bon état de fonctionnement est nécessaire et suffisante pour le bon fonctionnement d’un satellite, les trois autres horloges intervenant en cas de panne. Ces horloges ont pour fonction de réaliser localement l'échelle de temps du système et de dater les signaux qui sont émis.

Les satellites embarquent également des transpondeurs Cospas-Sarsat qui permettent de détecter et localiser des signaux de détresse.

Les satellites de Galileo sont sur des orbites nominales circulaires, à une altitude de 23 222 kilomètres. Une orbite autour de la Terre dure un peu plus de quatorze heures. Ces orbites sont contenues dans des plans inclinés à 56 degrés sur l'équateur, afin de balayer une large plage de latitudes. Les trois plans orbitaux de Galileo sont disposés dans l'espace de façon que leurs intersections avec l'équateur fassent un angle de 120 degrés. Chaque plan orbital contient dix satellites, dont deux de secours. Les satellites opérationnels d'un même plan orbital sont espacés de 45 degrés l'un par rapport à l'autre. Les règles de composition de cette constellation de satellites garantissent de pouvoir utiliser le système Galileo dans le monde entier et dans les mêmes conditions.

Le mouvement des satellites est régi par des forces, dont les principales sont de nature gravitationnelle : la force d'attraction de la Terre et des autres corps du Système solaire. Une force non gravitationnelle est particulièrement importante : la pression de radiation solaire, due au rayonnement du Soleil et qui s’exerce sur les faces éclairées des satellites. La connaissance de la forme des satellites et des propriétés optiques de leurs surfaces est cruciale pour quantifier cette force, qui est très variable en raison de la variabilité de l’activité solaire.

Les satellites sont suivis en permanence au sol, par les segments de contrôle et de mission. Le segment de contrôle assure le bon fonctionnement général des satellites. Il communique avec eux par le biais de cinq stations de « télémétrie, poursuite et commande » (TTC). Leurs données sont traitées au centre de contrôle d’Oberpfaffenhofen, en Allemagne.

Le segment de mission est au cœur du système en calculant et diffusant les éphémérides des satellites. Il s’appuie sur seize stations de suivi de Galileo (GSS), installées sur des territoires appartenant à des États européens de par le monde. Ces stations captent en permanence les signaux utilisés pour le positionnement par les satellites Galileo et transmettent leurs observations au centre de mission de Fucino, en Italie. Dans ce centre sont calculés en temps réel les orbites des satellites et le décalage entre leur échelle de temps et l'échelle de temps du système.

Ces éléments sont ensuite transmis à cinq stations dites « montantes » (ULS), qui les font remonter aux satellites, lesquels les diffusent à leur tour dans leurs signaux, formant ainsi le « message de navigation ». Le repère géodésique de Galileo est parfaitement aligné avec le repère international de référence terrestre, tandis que son échelle de temps est cohérente avec celle du GPS à hauteur de 50 nanosecondes.