Il y a aujourd’hui plus de 5 465 satellites opérationnels en orbite autour de la Terre. Ces satellites effectuent le travail critique nécessaire pour faire progresser les communications, l’observation de la Terre, le développement technologique, la navigation et bien d’autres choses encore. Mais pour que cela soit efficace, l’équipement de ces satellites doit être fiable et calibré au plus haut niveau de précision.

Lorsqu’un satellite est lancé dans l’espace, l’équipement de communication sensible à bord – connu sous le nom de charge utile – subit des contraintes importantes. La chaleur extrême, les vibrations et d’autres variables peuvent affecter l’étalonnage et la précision de ces antennes, récepteurs et émetteurs. Ils doivent donc être testés en orbite pour s’assurer de leur précision.

Calian construit des systèmes de test en orbite (IOT) pour les opérateurs et les fabricants de l’industrie des satellites depuis les débuts des communications par satellite. Ces systèmes font partie intégrante de l’industrie des satellites depuis plus de 30 ans et constituent une méthode fiable pour évaluer les performances des charges utiles des satellites après leur lancement. Ces systèmes garantissent que les performances de la charge utile répondent aux spécifications requises une fois qu’elle a été lancée en orbite et qu’elle a atteint sa destination dans son créneau orbital.

Les mesures effectuées en orbite sont beaucoup plus complexes que lorsque l’équipement est encore dans l’usine. Les tests de ces systèmes prennent généralement des semaines, voire des mois. Mais la technologie des satellites a évolué, tout comme ces systèmes IOT, en suivant le rythme de l’augmentation de la fréquence et du débit des satellites modernes et en réduisant le temps nécessaire pour les tester.

Les premiers jours de l’IOT

Au début des essais en orbite, les charges utiles en bande C/L étaient la norme. Ces charges utiles se caractérisaient par leur conception en tuyau coudé, ce qui signifie qu’elles recevaient et transmettaient simplement des signaux sans aucun traitement ni routage. Les systèmes d’essai comportaient de petits transpondeurs et une interface utilisateur textuelle simple, et étaient même compatibles avec les imprimantes matricielles.

L’introduction de la bande X, du Ku et des charges utiles numériques a permis d’obtenir des fréquences plus élevées et des transpondeurs plus grands. Ces charges utiles étaient également dotées de capacités de routage plus complexes, ce qui nécessitait davantage de logique pour les tester, notamment en ce qui concerne les supports de chargement et la montée en puissance. Ces améliorations technologiques ont nécessité des interfaces utilisateur plus interactives, permettant le contrôle de plusieurs fenêtres ainsi que la prise en charge des rapports PDF.

La prochaine génération de systèmes d’essai IOT a été construite pour accueillir des charges utiles Ka à tube coudé, qui avaient des fréquences encore plus élevées et des transpondeurs plus grands. Ces systèmes ont également pris en compte l’impact de l’évanouissement de la pluie et des conditions atmosphériques sur les performances de la charge utile. Cela a nécessité des algorithmes avancés et du matériel spécialisé pour mesurer et corriger ces facteurs avec précision.

Présent et avenir

Les satellites à haut débit et les satellites définis par logiciel sont devenus la norme dans l’industrie aujourd’hui. C’est pourquoi les systèmes d’essai actuels sont conçus pour traiter les charges utiles numériques Ka, qui peuvent comporter des milliers de porteuses par transpondeur et avoir la capacité de charger des milliers de porteuses à la fois. Ces charges utiles ont considérablement élargi les capacités des communications par satellite et ont rendu nécessaire la mise en place de systèmes d’essai des technologies de l’information et de la communication encore plus avancés. La dernière itération de ces systèmes est conçue pour fonctionner avec des charges utiles en bande V à ultra-haute fréquence, qui disposent de transpondeurs ultra-larges et de capacités de routage encore plus complexes.

“Nous avons fait évoluer nos systèmes de test afin de répondre à la demande d’un débit plus élevé, de mesures plus rapides et d’un rythme plus soutenu pour les campagnes de test globales avec les charges utiles les plus récentes”, déclare Peter Waskowic, vice-président des produits de télécommunications par satellite chez Calian. “Les mesures sont précises et rapides, mais aussi suffisamment flexibles pour tester le satellite une fois qu’il a atteint sa destination finale.

Système Galileo IOT

Un exemple de système IOT de Calian actuellement installé en Belgique et en Allemagne teste la constellation GNSS Galileo de satellites en orbite terrestre moyenne utilisés pour le positionnement global. Ces satellites nécessitent des mesures extrêmement précises pour que leurs utilisateurs finaux – les personnes possédant un téléphone portable équipé du GNSS, par exemple – reçoivent des données de positionnement fiables.

“Ce système devait répondre à des exigences de précision très élevées”, explique James Mantyka, concepteur principal de systèmes chez Calian, qui a dirigé le projet. “Nous étions fiers d’avoir répondu à toutes les attentes pour ce système, voire de les avoir dépassées”, déclare-t-il.

Outre les exigences élevées en matière de précision, l’orbite terrestre moyenne et la nature de la constellation des satellites Galileo ont ajouté plusieurs exigences. Le système Galileo IOT a dû prendre en compte la gestion des passages (savoir quels satellites sont au-dessus de la tête et lesquels sont connectés), ce qui a nécessité une logique supplémentaire. Les interfaces de télémétrie intégrées reçoivent les données télémétriques du satellite et les utilisent dans les techniques de mesure de l’IOT. Les signaux émis par le satellite aident le système à déterminer l’étape suivante du processus de mesure. Calian a également intégré au système des outils d’analyse personnalisés, tels qu’un mécanisme permettant de traduire les signaux de position en données à mesurer.

Au cours des 30 dernières années, l’évolution des systèmes de test IOT de Calian a suivi les progrès de la technologie des satellites. Les charges utiles des satellites étant de plus en plus sophistiquées, les systèmes d’essai ont dû évoluer pour suivre le mouvement. Ces systèmes IOT jouent un rôle crucial dans l’industrie des satellites et affectent d’une manière ou d’une autre la vie de tous les habitants de la planète. Ces systèmes IOT continueront à jouer un rôle essentiel dans l’industrie des satellites pour les années à venir.