Helios (satellite). - CHOMOLANGMA

Satellite Helios 1.

Helios est une famille de satellites de reconnaissance français conçus avec une participation minoritaire de l'Italie et l'Espagne rejoints par l'Allemagne et la Grèce et mis en orbite entre 1995 et 2009. Elle comprend 4 satellites : deux satellites Helios 1 lancés entre 1995 et 1999 et deux satellites Helios 2 plus perfectionnés lancés en 2004 et 2009. Tous ces engins partagent la même conception que les satellites d'observation civils Spot 4 et 5.

Fin 2009, trois satellites sont opérationnels : Helios 1A qui compte désormais 14 ans de vie opérationnelle (durée opérationnelle prévue : 5 ans), Hélios 2A et 2B. Le système Helios doit être remplacé en fin de vie par le système de satellites de reconnaissance européen MUSIS. Ce dernier devrait également remplacer les satellites de reconnaissance radar allemand SAR-Lupe et italien Cosmo-SkyMed qui arrivent en fin de vie en 2015-2017.

Historique du projet

Le développement des satellites de reconnaissance prend sa source en France dans le projet SAMRO (SAtellite Militaire de Reconnaissance Optique) abandonné en 1982. Le programme Hélios est lancé en 1985 avec pour objectif principal la surveillance du bloc soviétique. À l'époque la France peut s'appuyer sur la connaissance technique acquise dans le cadre du programme d'observation civil français Spot (premier satellite Spot lancé en 1986) dont les principaux composants seront repris pour développer le satellite de reconnaissance militaire : capteurs, optiques, systèmes d'enregistrement et de transmission, plate-forme. L'éclatement de l'URSS modifie l'objectif du système Helios dont le champ d'intervention s'élargit à la planète avec un intérêt plus marqué pour la zone d'influence politique française en Afrique et au Moyen-Orient^[1]. Le programme Helios I, première version du système, est développé avec une participation de l'Espagne (7 %) et de l'Italie (14,1 %) et ses deux satellites déployés en 1995 et 1999.

Les conflits des années 1990, dans lesquels les nations européennes sont engagées, mettent en évidence la forte dépendance de ceux-ci par rapport au système de reconnaissance satellitaire américain. Ce constat accroit leur intérêt pour un système de reconnaissance par satellite européen. Mais, lorsque le projet de deuxième génération des satellites Helios 2 est lancé en 1998, les négociations engagées entre la France et l'Allemagne échouent pour des raisons à la fois budgétaires et politiques. L'Allemagne lancera par la suite la série des satellites de reconnaissance radar SAR-Lupe : le radar est retenu car la zone de l'intérêt de l'Allemagne se situe essentiellement dans les pays d'Europe de l'Est caractérisés par une couverture nuageuse beaucoup plus présente. L'Italie développe à la même époque ses satellites de reconnaissance radar COSMO-SkyMed. Le programme Helios 2 sera financé à 90 % par la France avec une participation minoritaire de la Belgique, de l'Espagne rejoints en cours de développement par la Grèce et l'Italie (2,5 % chacun). Par ailleurs un accord d'échange de capacités de reconnaissance Helios 2/SAR-Lupe est signé entre la France et l'Allemagne en 2006. Le même type d'accord est passé avec l'Italie en 2005 pour le couple Helios 2 /COSMO-SkyMed. Fin 2009 la composante spatiale du programme comporte le satellites Helios 1A qui compte désormais 14 ans de vie opérationnelle (durée prévue 5 ans), Hélios 2A et 2B (lancé en décembre 2009). Les stations au sol de réception des images Helios 2 sont installées dans tous les pays participant au programme sauf en Allemagne (prévu pour janvier 2010) et la Grèce (juin 2010)^[1].

Helios 1

Les deux satellites Helios 1 constituent la première génération du programme dont le développement est lancé en 1985.

Orbite : héliosynchrone
Altitude : 675 km

Instruments

Résolution des images : entre 1 et 2 m

Les satellites Helios 1 disposeraient également de la capacité d'intercepter les signaux Inmarsat et Intelsat.

Lancements

Helios 1A, lancé le 7 juillet 1995 (Ariane 4)
Helios 1B, lancé le 3 décembre 1999 (Ariane 4), tombé en panne en octobre 2004

Helios 2

Les deux satellites Helios 2 constituent la seconde génération du programme dont le développement est lancé en 1998.

Spécifications

Les satellites Helios ont une probabilité de survie de 70% après 5 ans. Le projet Helios 2 a un cout de réalisation de 1,8 milliards €. Cette somme dépensée sur 10 ans se décompose en 330 millions pour la conception du système, 865 millions pour la fabrication des satellites, 225 millions pour le segment sol, 275 millions pour les 2 lancements, 35 millions pour le centre de contrôle et 70 millions pour les activités du CNES en tant que maitre d'ouvrage^[2].

Caractéristiques générales

Les satellites Helios 2 sont des satellites lourds pesant 4 200 kg. Le système de contrôle de l'orbite et de l'orientation du satellite (Attitude and Orbit Control System) a la capacité de modifier à la fois la position du satellite et l'orientation des caméras ce qui lui permet de photographier un lieu donné plusieurs fois par jour, éventuellement sous plusieurs angles. Un satellite Helios se décompose en plusieurs modules :

un module de contrôle dans lequel sont regroupés le traitement des données, la gestion de la position qui utilise le système Doris, les volants d'inertie permettant de corriger l'orientation, la fourniture en énergie et les liaisons avec le sol.
un module de propulsion constitué d'un tube central en titanium avec 4 réservoirs de carburant. Celui-ci abrite également les senseurs utilisés pour la détermination de la position ainsi que les antennes de liaison utilisées pour recevoirles télécommandes reçues depuis la station au sol et envoyer les télémesures qui permettent de contrôler son fonctionnement. Les liaisons avec le sol se font en bande S (2 GHz).
5 panneaux solaires qui fournissent l'énergie du bord (2900 kiloWatt) : 2 panneaux comportent des cellules de arséniure de gallium et 3 panneaux utilisent des cellules de silicium.
La case « charge utile » contenant entre autres l'électronique contrôlant la vidéo, le système de compression de données, la mémoire de masse (90 Gigaoctets stockées sur 5 760 circuits intégrés comprenant chacun 10 mémoires DRAM de 16 Mo) dans laquelle sont stockées les images recueillies
La charge utile proprement dite^[3].

Remarque : les données concernant les caractéristiques des satellites sont incomplètes et imprécises, les ministères de la Défense ne communiquant que des ordres de grandeur, et n'ayant pas révélé l'ensemble de l'appareillage existant sur ces satellites.

Orbite

L'orbite des satellites Helios 2 est héliosynchrone . Ce type d'orbite présente des caractéristiques optimales pour les missions de reconnaissance :

C'est une orbite basse, favorable à des clichés en haute résolution. L'altitude des satellites Helios 2 est de 675 km
Le satellite repasse au-dessus d'une même zone géographique toujours à la même heure solaire ce qui permet de détecter plus facilement les changements intervenus entre deux passages
C'est une orbite polaire qui permet une couverture quasi complète du globe terrestre.
C'est une orbite phasée : le satellite repasse à la verticale exacte du même point au bout d'un certain nombre de jours.

Charge utile

Les instruments du satellite comprennent des caméras fonctionnant en lumière visible et en infrarouge pour détecter des signes d'activité de jour comme de nuit. Le satellite dispose de plusieurs types de caméras : ^[3].

Un instrument à grande ouverture (champ large), similaire à celui de Spot 5, avec une capacité dans le proche infrarouge pour l'observation de nuit. Il permet de photographier en moyenne résolution de grandes surfaces. Il est utilisé par exemple pour des missions de cartographie.
Un instrument à haute résolution (HR) pouvant travailler en lumière visible et dans l'infrarouge.
Un instrument à très haute résolution (VHR) avec une résolution de 0,5 mètres pouvant travailler en lumière visible et dans l'infrarouge.

Le satellite peut acquérir une centaine de photos par jour.

Il a par ailleurs une capacité d'interception électromagnétique (écoutes téléphoniques)

Lancements

Helios II-A, lancé le 18 décembre 2004 (Ariane 5G)
Helios II-B, lancé le 18 décembre 2009^[4] par une (Ariane 5GS)

Le coût des deux satellites Helios 2 est estimé à deux milliards d’euros, financés à 95 % par la France (la Belgique et l’Espagne se partageant les 5 % restant). Des accords de coopérations prévoient un échange d’accès avec :

le radar italien Cosmo-SkyMed (l’Italie avait participé au financement d’Helios I).
le radar très haute résolution SAR-Lupe allemand.

Utilisateurs

Les satellites de reconnaissance Helios sont placés sous le contrôle de la Direction du renseignement militaire (DRM).

Les utilisateurs d'Helios sont :

La Direction du renseignement militaire (DRM) (ministère de la Défense),
La Direction générale de la sécurité extérieure (DGSE) (ministère de la Défense)
L'European union satellite centre (EUSC) regroupant l'Allemagne, la Belgique, l'Italie, l'Espagne et Grèce.

Mise en oeuvre

Chaque jour, les différents partenaires nationaux participant au programme Helios fournissent une liste des lieux qu'ils souhaitent photographier qui sont centralisées au Centre Principal Helios Français (CPHF) située sur la base aérienne 110 à Creil . Des priorités sont affectées à ces demandes. Le plan de travail qui en résulte est fourni au Centre de contrôle Helios (Centre de Maintien à Poste CMP) situé à Aussaguel près de Toulouse qui le transforme en instructions envoyées aux satellites Helios.

Le satellite exécute ces instructions et stocke les images recueillies à l'aide de ses instruments à bord. Lorsqu'il passe au-dessus des centres nationaux installés chez les partenaires (CPHF, CPHB pour la Belgique,...) du programme (France, Italie,...) les images demandées, qui ont été au préalable cryptées, sont transmises à la station au sol. Elles sont ensuite distribuées par celle-ci aux différents utilisateurs (en France une quinzaine de stations au sein de la DRM, DGSE,...) via le réseau informatique^[3]

Les instructions envoyées au satellite et les données télémétriques reçues sont captées par le réseau d'antenne au sol Icare fonctionnant en 2 Ghz situées à Aussaguel, aux Îles Kerguelen et à Kourou.

Missions

Les principales missions des satellites Helios 2 sont les suivantes ;

Vérification des traités de désarmement et de non prolifération
Identification des signes précurseurs de crise et des menaces terroristes
Préparation des missions militaires menées généralement dans un cadre international

Les satellites Helios prennent des images haute résolution en vue de la prévention de conflit, ou de l'étude de frappe :

Exemples d'utilisation :

Préparation de missions
Evaluation des dommages de combat
Cartographies de zones d'intervention non couvertes par des cartes
Guidage de missiles de type SCALP : fourniture de modèle numérique de terrain pour la visualisation 3D

Ces satellites viennent compléter des systèmes permettant le renseignement, comme les drones, les Mirage F1 et les moyens humains des régiments.

En 1996, les données du satellite Helios permettent aux Européens de contredire les Américains au sujet de mouvements de chars irakiens, les Européens n'en comptant qu'une trentaine au lieu des trois cents annoncés par les Américains pour justifier des bombardements et une extension de la zone d'exclusion aérienne^[5].

Constructeurs

Matra, devenu EADS Astrium Satellites, est maître d'œuvre des deux générations de satellites.

Aerospatiale réalise, entre autres, dans le Centre spatial de Cannes Mandelieu, les deux instruments EPV^[6] (Ensemble de prise de vue) des satellites Hélios 1A et Hélios 1B.

Le Centre spatial de Cannes Mandelieu, devenu Alcatel Space puis Thales Alenia Space, réalise, entre autres, l'instrument Haute Résolution, instrument clef de la mission Helios 2.

EADS Astrium développe le segment sol utilisateur dans le cadre d’un marché avec la Délégation générale pour l'armement. La Composante sol utilisateur (CSU) a pour principale caractéristique de pouvoir programmer tous les satellites de la famille HELIOS (acquisition et le traitement des images HELIOS).