Brevet FR2737184A1 — publié le 19970131

Système d'observation de satellites géostationnaires, utilisation d'un tel système et procédés d'observation correspondants Le domaine de l'invention est celui de l'observation des satellites géostationnaires et concerne plus précisément un système d'observation de tels satellites géostationnaires, I'utilisation d'un tel système et des procédés d'observation correspondants. Par définition, un satellite géostationnaire est un satellite qui a été placé, par exemple par un lanceur tel qu'Ariane (France) ou une navette telle que Discovery (Etats-Unis), sur l'orbite géostationnaire. Par rapport à un lieu géographique quelconque de la surface de la terre, un tel satellite sera toujours vu sous les mêmes coordonnées, en azimut et en élévation. L'orbite géostationnaire est quant à elle la trajectoire courbe décrite dans l'espace par de tels satellites. Cette orbite est de forme quasi-circulaire et est située à environ 36.000 km de la terre. Les satellites géostationnaires peuvent avoir des missions civiles (communications téléphoniques, transmissions d'images de télévision, météo ...) ou militaires (communications chiffrées, détections et localisations d'émissions électromagnétiques, de tirs de missiles, ..) et c'est pourquoi il est intéressant de pouvoir surveiller les natures de leurs missions. II est notamment important de pouvoir détecter qu'un satellite prétendument civil a en fait une mission militaire. En particulier, on s'attache à pouvoir discriminer les satellites de communication, de météorologie, d'alerte avancée et d'écoute électromagnétique. Les systèmes d'observation existants font appel à des dispositifs d'imagerie installés dans des stations au sol. Ces dispositifs d'imagerie peuvent par exemple employer des télescopes à optique adaptative. Cependant, leur principal inconvénient est que la qualité des images qu'ils fournissent dépend des conditions d'éclairement : ils sont inutilisables par temps couvert ou en présence de turbulences atmosphériques.De plus, les meilleurs systèmes d'imagerie depuis le sol en optique ou en radar autorisent par temps favorable des résolutions décimétriques à 300 km, c'est à dire des résolutions décamétriques au-delà de 40.000 km ; il s'en suit qu'un satellite en orbite géostationnaire n'occupe qu'un seul pixel sur une image. II est dans ce cas tout juste possible de pouvoir détecter la présence d'un satellite intrus dans l'orbite géostationnaire mais il est impossible de déterminer la mission d'un satellite géostationnaire. De plus, de tels télescopes sont d'un coût très important et leur encombrement n'est pas négligeable. Enfin, ces télescopes sont situés, pour les raisons météorologiques précitées, sur des sites exposés, par exemple sur des sommets de montagnes, et constituent donc des cibles faciles à atteindre. La présente invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients. Plus précisément, un des objectifs de l'invention est de fournir un système d'observation de satellites géostationnaires permettant d'obtenir des images dont la définition permet de déterminer la mission des différents satellites. Cet objectif, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, est atteint grâce à un système d'observation de satellites géostationnaires placés sur l'orbite géostationnaire, ce système comprenant au moins un satellite d'observation situé sur une orbite d'observation proche de l'orbite géostationnaire, ce satellite d'observation comprenant des moyens d'observation des satellites géostationnaires et des moyens de transmission des informations issues de ces moyens d'observation à l'attention d'un récepteur. Le satellite d'observation selon l'invention comprend avantageusement un système de propulsion lui permettant de se déplacer par rapport à l'orbite géostationnaire. Les moyens d'observation embarqués par le satellite d'observation comprennent préférentiellement un télescope optique, éventuellement une caméra infrarouge et/ou des moyens d'écoute des émissions radioélectriques des satellites géostationnaires. Le satellite d'observation comprend avantageusement des moyens de stockage des informations issues des moyens d'observation. L'invention concerne également l'utilisation d'un tel système pour l'observation de satellites géostationnaires. L'invention concerne également un procédé d'observation de satellites géostationnaires placés sur l'orbite géostationnaire, ce procédé consistant a - placer au moins un satellite d'observation sur une orbite, appelée orbite d'observation, proche de l'orbite géostationnaire - observer les satellites géostationnaires - transmettre les informations issues de ces observations à l'attention d'un récepteur. L'orbite d'observation est avantageusement nominalement distante d'environ 100 km de l'orbite géostationnaire. Le procédé selon l'invention peut également consister à déplacer le satellite d'observation de part et d'autre de l'orbite géostationnaire afin de limiter l'observation à un secteur d'orbite géostationnaire. L'invention concerne également un autre procédé d'observation de satellites géostationnaires, cet autre procédé consistant à - prévoir des moyens d'observation sur un satellite hôte destiné à être placé sur l'orbite géostationnaire - observer les satellites géostationnaires pendant la phase de mise à poste du satellite hôte sur l'orbite géostationnaire - transmettre les informations issues de ces observations à l'attention d'un récepteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une constellation de satellites géostationnaires - la figure 2 représente schématiquement les moyens d'observation embarqués à bord d'un satellite d'observation selon l'invention. La figure 1 est une vue schématique d'une constellation de satellites géostationnaires. Les échelles ne sont pas conservées pour des raisons de clarté. Les satellites géostationnaires sont représentés par des carrés et référencés 101 à 10n L'orbite géostationnaire est référencée 11 (elle est représentée circulaire par simplification), la terre 12, le pôle nord 13 et le sens de rotation de la terre est représenté par une flèche 14. La vitesse angulaire des satellites géostationnaires 10i est égale à celle de la terre 12 et ils sont situés au zénith de l'équateur. Le systéme d'observation des satellites géostationnaires 101 à 10n selon l'invention comprend au moins un satellite d'observation, référencé 15 sur la figure 1. Ce satellite d'observation est représenté par un cercle et est situé sur une orbite d'observation 16 ou 17, proche de l'orbite géostationnaire 11. Le satellite d'observation 15 comprend des moyens d'observation des satellites géostationnaires 101 à 10n et des moyens de transmission des informations issues de ces moyens d'observation à l'attention d'un récepteur. Les orbites d'observation 16 et 17 sont des orbites quasi-stationnaires situées à quelques dizaines de kilomètres de l'orbite géostationnaire 11. Ainsi, une fois le satellite d'observation 15 placé sur une de ces orbites, sa vitesse de défilement relative par rapport à la terre 12 sera différente de celle des satellites géostationnaires. Plus précisément, si le satellite d'observation 15 est placé sur l'orbite 16, c'est à dire à l'intérieur de l'orbite géostationnaire 11, il aura une vitesse de croisière supérieure à celle des satellites géostationnaires 101 à 10n. Son mouvement relatif par rapport aux satellites géostationnaires 101 à 10n sera donc celui représenté par la flèche 18.Il en résulte qu'il assurera un balayage des satellites géostationnaires 101 à 10n en étant apte à observer successivement les satellites 10n à 101 respectivement, si leurs positions respectives sont celles telles que représentées. En revanche, si le satellite d'observation 15 est placé sur l'orbite 17, c'est à dire à l'extérieur de l'orbite géostationnaire 11, il aura une vitesse de croisière inférieure à celle des satellites géostationnaires 101 à 10n Son mouvement relatif par rapport aux satellites géostationnaires 101 à 10n sera donc celui représenté par la flèche 19. Il en résulte qu'il assurera un balayage des satellites géostationnaires 101 à 10n en étant apte à observer successivement les satellites 101 à 10n respectivement, si leurs positions respectives sont celles telles que représentées. En résumant, L'orbite quasi-géostationnaire 16 est faiblement dérivante vers l'Est alors que l'orbite quasi-géostationnaire 17 est faiblement dérivante vers l'Ouest. Ces dérives sont d'autant plus importantes que les distances séparant les orbites 16 et 17 de l'orbite géostationnaire 11 sont importantes. La mise en orbite quasi-géostationnaire d'un satellite d'observation permet ainsi de balayer à faible distance toute l'orbite géostationnaire et donc d'observer successivement tous les satellites s'y trouvant. Le fait de placer le satellite d'observation à faible distance de l'orbite géostationnaire 11 (faible différence d'altitude) permet d'atteindre des résolutions au moins métriques avec les dispositifs d'imagerie existants. L'orbite d'observation est préférentiellement nominalement distante d'environ 100 km de l'orbite géostationnaire. Le ou les satellites d'observation du système selon l'invention peuvent être des satellites classiques mais sont préférentiellement, essentiellement pour des raisons de discrétion, des mini-satellites, c'est à dire que leur charge utile a une masse de l'ordre de 50 kg. De tels mini-satellites peuvent être montés sur des satellites porteurs classiques et lancés simultanément avec ceux-ci, vu leur faible poids. On utilisera dans ce cas des moyens d'observation de taille réduite. La figure 2 représente schématiquement les moyens d'observation embarqués à bord d'un satellite d'observation selon l'invention. Les moyens d'observation embarqués à bord d'un satellite selon l'invention peuvent par exemple comprendre une caméra infrarouge 20, un télescope optique 21 et/ou des moyens d'écoute 22 des émissions radioélectriques des satellites géostationnaires 101 à 10n Ces différents moyens d'observation sont raccordés à des moyens de gestion 23 assurant notamment la mise en forme des données pour réémission à l'aide d'une antenne 25. Les moyens de gestion 23 sont préférentiellement raccordés à des moyens de stockage 24 des données issues de ces moyens d'observation. II est ainsi possible de ne transmettre les données enregistrées qu'à un moment propice, par exemple lorsque le satellite d'observation se trouvera en liaison favorable avec un récepteur apte à les traiter.Le récepteur des données transmises par le satellite est par exemple constitué par une station au sol, un aéronef ou par un satellite coopératif, par exemple un satellite géostationnaire. La mise en orbite quasi-géostationnaire d'un satellite d'observation selon l'invention peut être effectuée soit de manière autonome par son propre système de propulsion, soit en séparant ce satellite d'observation d'un satellite hôte lors de la mise à poste géostationnaire de ce satellite hôte. Dans ce dernier cas, le satellite d'observation constitue temporairement un passager du satellite hôte. Chaque satellite d'observation selon l'invention comprend avantageusement un système de propulsion lui permettant de se déplacer par rapport à l'orbite géostationnaire 1 1 nominale. II lui est dans ce cas possible de se rapprocher de satellites à observer finement. Une possibilité particulièrement intéressante conférée par la présence d'un système de propulsion est qu'il lui est alors possible de se déplacer de part et d'autre de l'orbite géostationnaire, en effectuant des sauts entre les orbites 16 et 17, afin de limiter l'observation à un secteur de l'orbite géostationnaire 11. Ces déplacements sont représentés par le chemin 26 sur la figure 1 et le secteur correspondant est référencé 27. Ces sauts d'orbite peuvent être soit automatisés, soit commandés à partir d'une station au sol. Le procédé d'observation de satellites géostationnaires selon l'invention consiste donc à placer au moins un satellite d'observation sur une orbite d'observation, proche de l'orbite géostationnaire, à observer les satellites géostationnaires et à transmettre les informations issues de ces observation à l'attention d'un récepteur. L'invention concerne également un autre procédé d'observation de satellites géostationnaires, ce procédé consistant à ne plus faire appel à des satellites d'observation dérivant sur une orbite proche de l'orbite géostationnaire, mais à prévoir des moyens d'observation sur un satellite hôte destiné à être placé sur cette orbite géostationnaire. Pendant la phase de mise à poste sur l'orbite géostationnaire de ce satellite hôte, par exemple celui référencé 10n sur la figure 1, ce satellite hôte 10n décrit une courbe telle que celle référencée 28. Durant cette phase, le satellite 10n s'approche progressivement de l'orbite géostationnaire 11 en balayant une partie importante de cette orbite. II s'en suit qu'il est capable d'observer les satellites géostationnaires durant toute cette phase, jusqu'a sa mise à poste définitive. Pendant cette phase de mise à poste, les moyens d'observation dont il est porteur peuvent être utilisés pour les mêmes raisons que précitées. La plage de dérive en longitude du satellite hôte peut être optimisée afin d'imager une partie importante de l'orbite géostationnaire, c'est à dire que l'approche de cette orbite sera particulièrement lente par rapport aux satellites géostationnaires classiques. Une fois ce satellite hôte à poste, les moyens d'observation deviennent inutiles et les informations issues de cette observation peuvent être transmises à l'attention d'un récepteur. L'instrumentation d'imagerie est par exemple placée sur la face anti-terre du satellite hôte, ce dernier étant par exemple constitué par un satellite commercial coopératif. REVENDICATIONS 1. Système d'observation de satellites géostationnaires (101 à 10n) placés sur l'orbite géostationnaire (1 1), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un satellite d'observation (15) situé sur une orbite d'observation (16, 17) proche de ladite orbite géostationnaire (11), ledit satellite d'observation (15) comprenant des moyens d'observation (20, 21, 22) desdits satellites géostationnaires (101 à 10n) et des moyens de transmission des informations issues desdits moyens d'observation (20, 21, 22) à l'attention d'un récepteur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit satellite d'observation (15) comprend un système de propulsion lui permettant de se déplacer par rapport à ladite orbite géostationnaire (11). 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'observation (20, 21, 22) comprennent un télescope optique (21). 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'observation (20, 21, 22) comprennent une caméra infrarouge (20). 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'observation comprennent des moyens d'écoute (22) des émissions radioélectriques desdits satellites géostationnaires. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit satellite d'observation (15) comprend des moyens de stockage (24) desdites informations issues desdits moyens d'observation (20, 21, 22). 7. Utilisation d'un système selon l'une des revendications précédentes pour l'observation de satellites géostationnaires (101 à 10n). 8. Procédé d'observation de satellites géostationnaires (101 à 10n) placés sur l'orbite géostationnaire (11), caractérisé en ce qu'il consiste à placer au moins un satellite d'observation (15) sur une orbite, appelée orbite d'observation (16, 17), proche de ladite orbite géostationnaire (11), à observer lesdits satellites géostationnaires (101 à 10n) et à transmettre les informations issues de ces observations à l'attention d'un récepteur. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite orbite d'observation (16, 17) est nominalement distante d'environ 100 km de ladite orbite géostationnaire (11). 10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer ledit satellite d'observation (15) de part et d'autre de- ladite orbite géostationnaire (11) afin de limiter l'observation à un secteur (27) d'orbite géostationnaire (11). 11. Procédé d'observation de satellites géostationnaires (101 à 10n) placés sur l'orbite géostationnaire (11), caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir des moyens d'observation sur un satellite hôte destiné à être placé sur ladite orbite géostationnaire (11), à observer lesdits satellites géostationnaires (101 à 10n) pendant la phase de mise à poste dudit satellite hôte sur ladite orbite géostationnaire (11), et à transmettre les informations issues de ces observations à l'attention d'un récepteur.