Airbus Defence and Space

Space Police

Airbus Defence and Space prépare le terrain

L’espace circumterrestre joue un rôle capital dans nos activités terrestres, dans des domaines aussi divers que l’économie, la politique, la défense, la sécurité, etc. C’est pourquoi il est important de pouvoir détecter et évaluer les dangers qui pourraient menacer les satellites sur orbite et d'envisager de se doter des technologies qui permettront d’intervenir pour diminuer cette menace. Airbus Defence and Space s’y prépare.

En 2008, Airbus Defence and Space a lancé un programme de R&T, sur fonds propres. Baptisé « Space Police », il s’inscrit dans un cadre stratégique plus large, dit « SiS » (Security in Space), qui regroupe tous les efforts d’Airbus Defence and Space non seulement dans le domaine de la surveillance de l’espace, mais aussi dans ceux, à plus long terme, de la désorbitation active de débris (de petite ou de grande taille), de la dissuasion spatiale (lasers et intercepteurs) et de la réponse spatiale rapide (lancements à la demande pour des missions militaires).

Au niveau européen, l’activité Space Police prépare la partie surveillance des débris spatiaux du programme dual Européen SSA (« Space Situational Awareness ») de l’Agence spatiale européenne (ESA), qui englobe la surveillance de l’espace (des débris orbitaux aux géocroiseurs) et la météorologie spatiale, en passant par les satellites tiers.

« En tant que fabricant de lanceurs, de satellites et fournisseur de services spatiaux, Airbus Defence and Space est concerné depuis longtemps par la problématique des débris dans l’espace et de leur limitation », estime Sophie Vial, responsable du programme SSA chez Airbus Defence and Space. « De plus, nous disposons de compétences qui peuvent nous aider à traiter le sujet. »

Le choix de l’optique

Depuis la fin 2008, le programme Space Police s’est déroulé selon deux volets, qui se concentrent sur la surveillance optique du ciel depuis le sol, nécessaire complément du radar dont la portée reste limitée à environ 1 000 km et donc à la seule orbite basse (LEO). Le premier volet consistait en un développement d’algorithmes pour le traitement des images de surveillance du ciel, en vue de détecter les différents objets, la propagation de l’orbitographie des débris et même de la simulation des objets sur orbite, afin d’évaluer le traitement d’image approprié à leur détection et à leur suivi. Le second volet a pour objet de mettre à l’épreuve ces développements théoriques et logiciels à l’aide de démonstrateurs technologiques.

Télescope de poursuite D2R2

Le premier de ceux-ci est un télescope de poursuite à faible ouverture (< 1°) basé au site d’Airbus Defence and Space aux Mureaux en région parisienne et baptisé D2R2. En service depuis mai 2008, celui-ci est conçu pour suivre les objets dans le ciel avec une très grande précision, afin d’affiner la connaissance des éléments de son orbite. « Il prend des photos datées de l’objet sur lesquelles apparaissent également des constellations d’étoiles », explique Sophie Vial. « Connaissant l’angle de visée du télescope, il est possible d’identifier les constellations et donc de positionner très précisément l’objet dans l'espace pour calculer son orbite. Nous avons pu restituer des orbites très précises en orbite moyenne et géostationnaire ».

Pour Sophie Vial, les résultats de D2R2 sont très satisfaisants, mais un télescope de poursuite ne peut que suivre des objets déjà détectés, c’est pourquoi un autre télescope, MEDOC (Moyen Expérimental D’Observation du Ciel) a été inauguré au site d’Airbus Defence and Space en Aquitaine en juin dernier. Doté d’une ouverture plus large (4°), sa mission est de balayer le ciel pour y détecter des objets. Cette fois-ci, plusieurs images sont prises à chaque pointage afin de détecter les points lumineux qui se déplacent sur le fond du ciel. Un algorithme permet ensuite de localiser ces points, de les associer d’image en image et d’en déduire la trajectoire de l’objet.

Télescope MEDOC

« Aucun de ces démonstrateurs n’a pour vocation de devenir un système opérationnel, il s’agit principalement de valider des concepts », souligne Sophie Vial. « Mais avec notre retour d’expérience sur la mise en œuvre et sur les chaines de traitement d’image, nous avons acquis une bonne expérience, grâce à laquelle nous songeons à passer à l’étape supérieure ».

« L’observation par moyens optiques est certes tributaire des conditions météorologiques, mais ce problème peut être contourné avec l’établissement d’un réseau global, » estime Sophie Vial. « Nous avons développé les outils pour dimensionner un tel réseau ».

Programme Européen de Surveillance de l’Espace

Airbus Defence and Space a regroupé les forces des branches Space Transportation et Satellites pour être en lice pour la conception de l’architecture du système de surveillance, qui allierait un système radar pour l’orbite basse et des moyens optiques pour les orbites plus hautes. L’ensemble sera relié à des centres de traitement, basés sur une architecture orientée service (SOA en anglais) développée, dans le cadre d’un appel d’offre remporté par Airbus Defence and Space à Brême sur la base de son prototype, Asteria. Cette architecture permet de traiter des données venues de systèmes différents, conçus indépendamment sans souci de compatibilité entre eux, ce qui permet l’interconnexion de sources nombreuses et très variées – catalogues de paramètres orbitaux, données collectées par des télescopes ou des radars pilotés par d’autres systèmes – et la mise en place de services par l’ajout de différents modules logiciels de traitement de ces données Cette architecture SOA permettra de gérer la confidentialité des données partagées entre les différents utilisateurs civils et militaires des différents états Européens.

L’objectif de ce programme préparatoire européen est de défricher le terrain, pas encore de viser la performance d’un système pleinement opérationnel. « Le développement de celui-ci dépendra largement des fonds qui seront alloués à la prochaine ministérielle de l’ESA fin 2012, et/ou des prochaines perspectives financières de l’Union Européenne », précise Sophie Vial.

L’ESA n’est pas la seule à s’intéresser à la surveillance de l’espace. Les militaires et même les opérateurs de satellites souhaitent assurer la protection de leurs satellites. Pour parfaire sa connaissance de leurs besoins, Airbus Defence and Space a développé un laboratoire technico-opérationnel afin d’explorer les demandes au niveau des performances de réseau, ainsi que des interfaces homme-machine. « Il s’agit d’un simulateur interactif autour d’un scénario de détection et d’enregistrement dans un catalogue, mais il nous permet de déterminer de quelles informations le client a besoin, quand il en a besoin, à quel rythme, sous quelle forme ainsi que quand et comment il doit recevoir des messages d’alerte », indique Sophie Vial.

L’apport du laser

Airbus Defence and Space vise déjà plus loin en s’intéressant à un autre moyen d’orbitographie de haute précision : le laser. Un partenariat a été noué en 2010 avec l’Observatoire de la Côte d’Azur, qui est équipé d’un laser pour viser des réflecteurs à bord de satellites ou déposés à la surface de la Lune, à des fins géodésiques et astronomiques, dans le cadre du réseau ILRS (International Laser Ranging Service). Après une série d’essais sur des cibles « coopératives », c’est à dire équipées de réflecteurs, une campagne va démarrer sur des cibles « non coopératives », en l’occurrence des étages supérieurs de lanceurs à l’aide d’un laser plus puissant. En mesurant précisément le temps mis par les photons réfléchis par l’étage pour revenir au télescope émetteur, il devrait être possible d’atteindre une précision de l’ordre du mètre pour l’orbite basse.

Télémétrie laser en opération à l’Observatoire de la Côte d’Azur (© OCA)

Avec cette télémétrie par laser, on quitte le domaine de la surveillance passive. Dans l’avenir, des lasers pourraient servir à désorbiter les petits débris, comme proposé pour le projet « Clean Space » étudié dans le cadre du 7e PCRD, avec un cofinancement de la Commission européenne et d’AIRBUS Group. A plus long terme, il peut même être envisagé de « choquer » ou de « pousser » des satellites.

LaserSpace surveillance (SSA)