Le premier satellite équipé d'un réémetteur radio embarqué était le Spoutnik 1 russe, lancé le 4 octobre 1957. Le premier satellite américain à relayer des communications s'appelait Project SCORE, lancé le 18 décembre 1958. Il utilisait un magnétophone à cassette pour enregistrer, puis rediffuser, des messages vocaux. Son premier message diffusé a été :
« This is the President of the United States speaking. Through the marvels of scientific advance, my voice is coming to you from a satellite traveling in outer space. My message is a simple one : Through this unique means I convey to you and all mankind, America's wish for peace on Earth and goodwill toward men everywhere. »
Ce message fut envoyé pour Noël 1958 par le président Eisenhower. La NASA a ensuite envoyé le satellite Echo en 1960. C'était un ballon de plus de 30 mètres (100 pieds) de diamètre, fait de PET recouvert d'aluminium. Il servait de relais de réflexion passif pour les communications radio. Le Courier 1B, fabriqué par la firme américaine Philco, lancé le 4 octobre 1960, restera dans l'histoire comme étant le premier satellite avec un répéteur actif à bord. Sa mission a duré 17 jours…
Telstar 1 a été le premier satellite actif à relayer directement des communications intercontinentale. Il a été créé par un groupe multinational composé d'AT&T, des Laboratoires Bell, de la NASA, des anglais de General Post Office (ancêtre de British Telecom) et PTT français, pour développer les communications par satellite. Il fut lancé par la NASA depuis le Cap Canaveral le 10 juillet 1962, ce fut d'ailleurs le premier lancement privé de l'histoire. Il a été placé sur une orbite elliptique, faisant le tour de la Terre en 157 minutes, dans de plan coupant le plan de l'équateur à 45°.
L'initiateur des satellites à orbite géostationnaire sera le satellite Syncom 2, lancé le 26 juillet 1963 par la firme Hughes Aircraft Company d'Howard Hughes. Syncom faisait le tour de la Terre en une journée, à vitesse constante, mais sa position variait dans une direction Nord-Sud, il fallait donc des équipements spéciaux pour le poursuivre.
Un satellite en orbite géostationnaire semble fixe à un observateur placé sur Terre. Il fait le tour de la Terre en 24h, à vitesse constante, à la verticale de l'équateur.
L'orbite géostationnaire est très pratique pour les applications de communication car les antennes au sol, qui doivent impérativement être pointées vers le satellite, peuvent fonctionner efficacement sans devoir être équipées d'un système de poursuite des mouvements du satellite, système très dispendieux et compliqué à exploiter. Dans le cas d'applications nécessitant un très grand nombre d'antennes au sol (comme la diffusion de bouquets de télévision numérique), les économies réalisées sur les équipements au sol justifient largement la complexité technologique du satellite et le surcoût de la mise sur une orbite relativement haute (près de 36 000 km).
Le concept de satellite de communication géostationnaire a été exposé pour la première fois par Arthur C. Clarke, se basant sur des travaux de Constantin Tsiolkovski et sur un article de Herman Potočnik, écrit en 1929 sous le pseudonyme de Herman Noordung, avec pour titre Das Problem der Befahrung des Weltraums — der Raketen-motor. En octobre 1945 Clarke publia un article intitulé « Extra-terrestrial Relays » dans le magazine britannique Wireless World. L'article décrit les lois fondamentales régissant le déploiement de satellites artificiels en orbite géostationnaire à des fins de relayer des signaux radio. Pour cette raison, Arthur C. Clarke est considéré comme l'inventeur du satellite de communication.
Le premier satellite de communication géostationnaire était canadien, c'était le Anik 1, lancé le 9 novembre 1972 ; il restera en exploitation jusqu'au 15 juillet 1982. Les États-Unis d'Amérique suivront peu de temps après, Western Union lançant le satellite Westar 1 le 13 avril 1974, et RCA Americom (devenue SES Americom de nos jours) lançant le satellite Satcom 1 le 12 décembre 1975.
Satcom 1 fut à l'origine du succès des chaînes câblées américaines comme WTBS, HBO, CBN, The Weather Channel, etc. en permettant à ces dernières d'atteindre les têtes de tous les réseaux locaux par satellite. De plus, ce satellite était le premier utilisé par les grands réseaux de télévision, comme ABC, NBC ou CBS pour alimenter leurs filiales locales en programmes. Satcom 1 était si largement utilisé car il proposait deux fois plus de bande passante (24 transpondeurs au lieu de 12 pour Westar 1), et donc avait des coûts d'exploitations bien moindre.
En 2000, Hughes Space and Communications (racheté depuis par Boeing Satellite Development Center avait construit près de 40 % des satellites en exploitation dans le monde entier. Les autres fabricants importants sont Loral Space Systems, Lockheed Martin Space Systems, Northrop Grumman, Alcatel Space et EADS Astrium.
Une orbite terrestre basse est une orbite circulaire, à environ 150 km de la surface de la Terre, et donc en conséquence, une période (durée de la révolution du satellite autour de la Terre) d'environ 90 minutes. En raison de leur faible altitude, ces satellites sont uniquement visibles dans un rayon de 1 000 km autour du point à la verticale duquel se trouve le satellite. De plus, les satellites en orbite basse bougent rapidement par rapport à un point fixe sur Terre, donc même pour des utilisations locales, un grand nombre de satellites sont nécessaires si l'application exige une connectivité permanente.
Les satellites en orbite terrestre basse sont beaucoup moins chers à mettre en orbite que les satellites géostationnaires, et grâce à leur proximité avec le sol, demande une puissance de signal moins importante. Le coût de chaque satellite étant bien moindre, il peut être intéressant d'en lancer en plus grand nombre, le lancement étant aussi moins cher, ainsi que les équipements nécessaire à l'exploitation au sol.
Un ensemble de satellites fonctionnant de concert est connu sous le nom de constellation satellitaire. Plusieurs de ces constellations fournissent des services de téléphonie sans fil par satellite, à l'origine vers des zones isolées. Le réseau Iridium par exemple utilise 66 satellites. Une autre constellation, lancée par le fondateur de Microsoft, Paul Allen avait jusqu'à 720 satellites.
Une autre utilisation possible de ces systèmes est l'enregistrement de données reçues lors du passage au dessus d'une zone terrestre, et sa retransmission lors du passage sur une autre zone. Ce sera le cas avec le système CASCADE, du projet canadien CASSIOPE de communication par satellite.
Comme indiqué ci-dessus, les satellites géostationnaires sont nécessairement à la verticale de l'équateur. En conséquence, ils sont assez peu performants sous des latitudes élevées : dans de telles zones, un satellite géostationnaire apparaîtra très bas, voir même sous l'horizon, interrompant la connectivité et créant des parasitages importants, l'antenne recevant alors plus de bruit électronique (créé par toutes les ondes électromagnétiques rencontrant le sol) du sol que de signal utile. Le premier satellite Molniya a été lancé le 23 avril 1965 et fut utilisé pour des transmissions expérimentales de télévision, l'émission se faisant depuis Moscou, et différentes réceptions en Sibérie et dans l'Extrême-Orient Russe, à Norilsk, Khabarovsk, Magadan et Vladivostok. En novembre 1967, les ingénieurs soviétiques créèrent un système de télévision nationale par satellite unique, appelé Orbita, basé sur des satellites Molniya.
L'orbite de Molniya peut être très intéressante dans ces cas là. Elle est très inclinée, garantissant ainsi une bonne élévation au dessus des zones intéressées lorsque le satellite est dans la partie nord de son orbite (l'analemme). L'élévation est la position relative du satellite par rapport au plan horizontal. Ainsi un satellite à l'horizon aura une élévation nulle, et il aura une élévation de 90° lorsqu'il est à la verticale du point d'observation.
De plus, l'orbite de Molniya est calculée de façon à ce que le satellite passe la plus grande partie de son temps au dessus des latitudes les plus nordiques, période durant laquelle son empreinte au sol change relativement peu. La période de cette orbite est d'une demi-journée (12h), ce qui rend le satellite utilisable durant 8h à chaque seconde révolution. Ainsi, une constellation de trois satellites Molniya (plus un de secours en orbite) pouvait fournir une couverture permanente des latitudes nord.
Les satellites en orbite de Molniya sont essentiellement utilisés pour des services de téléphonie et de télévision au dessus de la Russie. Une autre application permet de les utiliser pour des systèmes de radio mobile (même sous des latitudes moins élevées) car les véhicules circulant dans des aires fortement urbanisées ont besoin de satellites avec des élévations importantes pour garantir une bonne connectivité même en présence d'immeubles élevés.
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Page imprimée mercredi 30 mai 2012 à partir de l'url :
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