Les horloges atomiques à rubidium de la société suisse Spectracom (groupe Orolia) n'inquiètent pas que l'Agence Spatiale européenne (ESA), qui a néanmoins donné son autorisation pour lancer quatre nouveaux satellites Galileo jeudi. Elles préoccupent également un autre pays qui dispose de son propre système de navigation par satellite. L'ESA "poursuit ses investigations pour déterminer l'origine de la panne en coopération avec un autre système de navigation, qui a le même problème", a indiqué un responsable de l'Agence spatiale européenne. Sans préciser lequel.

Mais selon nos informations, c'est le système de navigation indien (Indian Regional Navigational Satellite System - IRNSS), qui a des problèmes similaires à celui de Galileo. En 2008, l'agence spatiale indienne (Indian Space Research Organization - ISRO) avait effectivement acheté à Spectracom pour environ quatre millions d'euros des horloges atomiques à rubidium pour fournir la constellation IRNSS. Par ailleurs, le système de navigation chinois Compass/BeiDou a également ce type d'horloges fabriquées par le suisse Spectracom, leader mondial du marché des technologies GNS (Global Navigation System), à bord de ses satellites. Toutefois, les Chinois n'ont jamais communiqué sur l'état de fonctionnement des horloges de leur constellation.

IRNSS, une constellation de 7 satellites

Approuvé en 2006, l'IRNSS, qui a coûté environ 211 millions de dollars, devrait être complètement opérationnel fin 2016. La couverture du système de navigation par satellite indien est régionale : les récepteurs peuvent fonctionner en Inde et sur sa périphérie jusqu'à une distance de 1.500 à 2.000 km de ses frontières. Les terminaux dans le service de base fournissent une position avec une précision de 20 mètres. Le système IRNSS est compatible avec les systèmes GPS et Galileo.

Le premier satellite a été lancé le 1er juillet 2013 en retard sur le planning prévisionnel. En février 2014 la qualité du signal transmis par le satellite est officiellement considérée comme répondant au cahier des charges. Depuis, six autres satellites ont été lancés, dont le dernier de la constellation en avril 2016.

Une préoccupation pour l'ESA

Est-ce l'horloge fabriquée par Spectracom, qui est défaillante ou l'environnement du satellite qui provoque cette panne? Il semblerait que l'ESA écarte pour le moment la seconde hypothèse. Elle se dit "préoccupée" par cette panne comme pour tout système défaillant dans l'espace. Deux horloges atomiques à rubidium embarquées à bord de deux satellites de la constellation Galileo (les 204 et 205 de la série FOC ) sont tombées en panne en mars (satellite 205) puis en juillet (204), a confirmé un responsable de l'agence spatiale européenne. Toutefois, si l'ESA a bien identifié le problème, elle n'a pas trouvé la cause. Elle ne serait pas capable pour le moment d'expliquer le pourquoi et le comment de la défaillance. A ce jour, personne ne sait non plus si la panne reste exceptionnelle.

En dépit de la panne de deux horloges atomiques à rubidium embarquées à bord de deux satellite de la constellation Galileo, l'ESA n'a pas souhaité reporter le lancement de jeudi, qui a mis sur la bonne orbite quatre satellites Galileo, avait-elle indiqué mercredi à quelques journalistes en marge de la présentation du vol d'Ariane 5 ES. Selon nos informations, les quatre satellites lancés jeudi sont déjà en mode nominal. L'ESA n'a pas non plus procédé à des vérifications supplémentaires, explique-t-on à La Tribune. Pourquoi ? Parce qu'elle ne sait pas pour le moment quelle est l'origine de la panne.

"Nous sommes confiants dans les huit horloges atomiques des quatre satellites qui seront lancés jeudi", avait précisé mercredi un responsable de l'ESA. Sur les 32 horloges atomiques à rubidium en orbite, deux seulement sont en panne, avait-il rappelé. "Le ratio est faible", avait-il estimé.

Galileo localise des éléments mobiles au mètre près

La défaillance des deux horloges des satellites de la constellation Galileo sous maîtrise d'oeuvre de l'entreprise allemande OHB, est loin d'être anecdotique. Car une fois en service, les utilisateurs de Galileo (pilotes d'avion, sécurité civile, militaires...) identifieront leur position grâce à de petites unités captant les signaux émis par les satellites. En combinant les mesures effectuées par plusieurs satellites, ces unités pourront déterminer la position de l'utilisateur au mètre près. C'est ce qui fait la force de la constellation Galileo, car elle offre un meilleur positionnement que le GPS américain, son concurrent.

Les satellites de la constellation Galileo embarquent deux types d'horloges : des masers à hydrogène passif et des horloges atomiques au rubidium. Plus précisément, chacun d'entre eux sera équipé de deux masers à hydrogène dont l'un sert de référence principale pour la génération des signaux de navigation tandis que le second sera utilisé en redondance passive. Ce type d'horloge assure une précision de l'ordre de la nanoseconde (soit un milliardième de seconde) par 24 heures. Ce qui équivaut à perdre ou gagner une seconde tous les 2,7 millions d'années, selon l'ESA. "Cela signifie donc que les horloges masers à hydrogène passif de Galileo seront environ un milliard de fois plus précises qu'une montre classique", explique l'Agence spatiale européenne.

Chaque satellite opérationnel emporte également deux horloges au rubidium. La première, utilisée en redondance active (ce qui signifie qu'elle fonctionne en permanence) prend immédiatement la relève du maser à hydrogène en cas de panne. Ce qui permet d'éviter toute interruption dans la génération du signal. La seconde horloge au rubidium sera utilisée en redondance passive. Les horloges au rubidium fournissent quant à elles, une précision de 10 nanosecondes par jour. À titre de comparaison, un bracelet-montre numérique ordinaire présente une précision d'environ une seconde par jour.

Six systèmes de navigation par satellite dans le monde

À l'heure actuelle, les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) sont constitués de deux systèmes mondiaux pleinement opérationnels : le système mondial de localisation des États-Unis (GPS) et le système mondial de satellites de navigation de la Fédération de Russie (GLONASS), ainsi que des systèmes mondiaux ou régionaux en cours de développement ou de déploiement, à savoir le système européen de navigation par satellite (Galileo), le système Compass/BeiDou lancé par la Chine, le système régional indien de navigation par satellite (IRNSS) et le système satellitaire Quasi-Zénith (QZSS) du Japon.

Lorsque tous ces systèmes mondiaux et régionaux seront entièrement opérationnels, un utilisateur aura accès à des signaux de localisation, de navigation et d'horloge émis par plus de 100 satellites. Outre ces dispositifs, il existe des systèmes de renforcement satellitaire, comme le système de renforcement à couverture étendue (WAAS) des États-Unis, le système européen de navigation par recouvrement géostationnaire (EGNOS), le système russe de correction et de surveillance différentielles (SDCM), le système géostationnaire de navigation renforcée assistée par GPS (GAGAN) lancé par l'Inde et l'ensemble de satellites de transport multifonctions (MTSAT) du Japon.