Satellites
Trois types de systèmes satellitaires œuvrent pour le programme Cospas-Sarsat.
Satellites LEO
Les satellites en orbite terrestre basse altitude (dits LEO pour Low Earth Orbit), à savoir entre 800 et 1 000 km, sont à la base du programme et ont été lancés les premiers à partir de 1982, permettant dès cette année-là de sauver des vies. Ils forment le système LEOSAR. Les instruments embarqués (SAR Processor : SARP) calculent et enregistrent la position des balises de détresse en utilisant les techniques de traitement Doppler dont la performance dépend de la qualité d’une horloge bord ultra stable et d’une balise de datation située à Toulouse. Les données calculées sont immédiatement transmises et répétées en boucle de manière continue vers les stations de réception sol (LEOLUTs).
La période de révolution d’un satellites LEO autour du globe est d’environ environ 100 minutes : du fait de son altitude faible, un seul satellite LEO ne peut couvrir l’ensemble de la surface terrestre en un tour. Il se décale donc d’une révolution à la suivante et parcours ainsi un cycle régulier permettant d’assurer une couverture mondiale. Plus il y a de satellites LEOSAR en orbite, plus rapidement une alerte sera transmise au sol. Le système est conçu de telle sorte que 4 satellites LEOSAR judicieusement répartis permettent d’assurer les performances de la mission.
Depuis le début du programme, la France via le CNES, le Canada ainsi que la Russie ont fourni les différents instruments SARP qui ont été embarqués en tant que passagers sur divers satellites d’observation scientifiques ou de météorologie russes, américains (NOAA) ou Européen (EUMETSAT). A ce jour, 5 satellites sont encore opérationnels, mais la constellation est vieillissante.
Satellites GEO
Les satellites géostationnaires (GEO) qui orbitent à 36 000 km d’altitude couvrent une surface plus importante et viennent en complément du système LEOSAR. Cependant leur position fixe par rapport à un point au sol ne leur permet pas d’utiliser l'effet Doppler pour le calcul de position. Ce sont de simples répéteurs : ils sont donc utiles, couplés à une mesure LEO, pour confirmer un code balise et éventuellement une position si la balise de détresse est équipée d’un récepteur GNSS et qu’elle transmet sa position dans le message émis.
Les différents répéteurs GEO forment le système GEOSAR. Ils sont embarqués en tant que passagers de satellites à grande durée de vie destinées en général à la Météorologie. Ils sont opérés par la NOAA (USA), par l’ISRO (Inde), par la Russie ou par l’Europe via EUMETSAT (satellites MSG et bientôt MTG).
Le CNES assure ponctuellement un support à EUMETSAT pour la validation en vol des nouveaux répéteurs GEOSAR ou pour des expertises en cas d’anomalie.
Satellites MEO
Depuis le début des années 2000 et avec la généralisation des constellations de satellites de navigation GNSS (Global Navigation Satellite System) dont le plus connu est le GPS, le programme Cospas-Sarsat développe le système MEOSAR, basé sur des satellites orbitant à une altitude intermédiaire aux environ de 20000 km (MEO pour Medium Earth Orbit) couplées à des stations sol adaptées (MEOLUTs).
Le principe a d’abord été validé à l’aide de la constellation GPS, puis très rapidement l’Europe a contribué au programme via sa composante SAR GALILEO. La Russie via GLONASS et depuis peu la Chine via BEIDOU sont aussi des contributeurs en devenir.
Ce système, qui va remplacer le système LEOSAR une fois l’ensemble du segment sol mondial (MEOLUTs et MCCs) mis à niveau apporte un niveau de fiabilité et de performances remarquable : détection instantanée d’une détresse, redondance accrue des points de collecte, meilleure précision de localisation.
Contrairement au LEOSAR où la position est calculée à bord, c’est la MEOLUT qui assure la performance de localisation à partir du signal répété à bord. La mesure Doppler reste le principe de base : la MEOLUT doit collecter à un instant donné les signaux émis par un maximum de satellites en visibilité et dont elle connaît la position via leurs éphémérides. Pour cela, elle doit de manière simultanée « pointer » autant de satellites que possible et au minimum 4, de préférence 6 pour une meilleure performance. Pour cela, il peut donc être nécessaire de mettre en œuvre jusqu’à 6 paraboles qui suivent chacune un satellite.
Une autre technologie existe, qui a été développée par les équipes du CNES en coopération avec Thales Alenia Space : il s’agit d’une antenne « active », constituée d’une série d’antennes élémentaires fixes et d’une chaine de traitement qui reconstitue de manière numérique l’équivalent de dizaines de paraboles. Cette MEOLUT dans sa version industrielle est opérationnelle depuis fin 2018 sur le site du CNES à Toulouse et commence à être déployée sur d’autre sites dans le monde. Plus compacte, elle est simple à maintenir et permet de détecter des balises situées dans un rayon d’au moins 3000 km autour d’elle.
