Satellite, communication par

Caractéristiques Le satellite classique est équipé de réémetteurs (répétiteurs) dotés chacun d'un canal de communication de grande puissance.

Artemis
Placé dans une orbite géostationnaire à quelques 36 000 km au-dessus de la Terre, Artemis est le satellite de télécommunications le plus avancé jamais mis au point par l'ESA (avec la permission de l' Agence spatiale canadienne)

Satellite, communication par

 Dès 1945, Arthur C. Clarke envisage la construction d'un SATELLITE artificiel de la Terre pouvant être utilisé dans le domaine des communications hyperfréquences afin de relier entre elles toutes les régions du globe. Le satellite serait mis en place dans l'espace à une altitude de quelque 35 790 km, de telle sorte que sa vitesse de révolution autour de la Terre soit la même que celle de la rotation de notre planète. Géosynchrone, ce satellite apparaîtrait toujours au même endroit dans le ciel. Il serait donc en orbite géostationnaire.

Caractéristiques
Le satellite classique est équipé de réémetteurs (répétiteurs) dotés chacun d'un canal de communication de grande puissance. Chaque répétiteur possède un récepteur réglé sur un canal de fréquence permettant de relayer les signaux de la Terre au satellite, un variateur de fréquence pour ramener à une basse fréquence les signaux captés, un filtre accordé à la fréquence du répétiteur et un amplificateur de puissance pour relayer les signaux jusqu'à la Terre.

La capacité de transmission d'un satellite est fonction du nombre de canaux réémetteurs et du volume de signaux qui peuvent être émis sur chaque canal. Quoique ces facteurs varient d'un satellite à l'autre, la majorité des satellites en service en 1995 possèdent chacun 24 répétiteurs. Chaque répétiteur peut relayer les signaux de la télévision en couleurs (ou 6 signaux de télévision comprimés sous forme numérique) ou retransmettre au moins 1200 signaux téléphoniques dans une direction. Chaque nouvelle génération de satellites possède une capacité de transmission supérieure à la précédente.

Il existe deux types de stations émettrices et réceptrices de la Terre (stations terrestres). D'une part, les stations sophistiquées, très coûteuses, qui transmettent et reçoivent tous les types de signaux, et d'autre part, les stations de coût moins élevé (antennes paraboliques) conçues pour recevoir les signaux de télévision. La taille et le coût des stations terrestres sont fonction de la puissance du satellite et des fréquences utilisées. Plus le signal émis par le satellite est puissant, plus la station réceptrice sera petite et peu coûteuse. Les satellites de diffusion directe sont conçus tout spécialement dans le but de réduire le coût et la taille des stations réceptrices.

Avantages et contraintes

Comparé aux autres techniques de transmission, telles que la câblodistribution et les lignes terrestres hyperfréquences, le satellite possède plusieurs avantages dans certains domaines des communications. Les coûts de transmission ne sont pas affectés par la situation ou la distance, à condition que l'émetteur et le récepteur soient dans la portée optique du satellite (environ le tiers de la surface de la Terre). Les satellites permettent d'établir des lignes de communication avec des régions isolées qui ne pourraient être rejointes autrement.

De tous les procédés de transmission à très longue distance, le satellite est le moins onéreux quand il s'agit d'acheminer un petit volume de communications. Le signal transmis par un satellite sera capté simultanément par plusieurs récepteurs. Il est sans conteste le procédé le plus efficace pour la retransmission des images de télévision et la communication point à multipoint. Le satellite est de plus un instrument de communication très souple, puisque la position de l'émetteur ou du récepteur peut être modifiée rapidement à la demande de l'utilisateur.

En ce qui concerne la transmission de la voix, les satellites exigent un plus long délai que les systèmes de transmission terrestre. Il faut en effet près de 0,3 seconde pour que le signal parvienne au satellite et revienne à la Terre. L'écho de la voix est entendu 0,6 seconde après son émission. Il est toutefois possible d'éliminer l'écho d'un interlocuteur en utilisant un suppresseur d'écho.

Historique

Les premières expériences en matière de satellites de télécommunications sont financées par le gouvernement des États-Unis. Le premier satellite de télécommunications est lancé par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) le 18 décembre 1958, dans le cadre du projet SCORE (Signal Communication by Orbiting Relay Equipment). Celui-ci fonctionne pendant 13 jours. Echo 1, lancé le 12 août 1960, est un satellite réflecteur dont la fonction se limite à réfléchir les signaux émis par des stations terrestres.

Lancé le 10 juillet 1962, Telstar est le premier satellite actif doté d'un émetteur et d'un récepteur hyperfréquences. Le premier satellite géosynchrone, Syncom 1, est lancé le 14 février 1963. Tombé en panne au bout de quelques jours, il est remplacé, le 26 juillet, par une version améliorée, le Syncom 2. Au cours de cette période, l'URSS entreprend elle aussi un programme de mise au point de satellites, bientôt suivie par le Canada.

En 1962, le Congrès américain adopte une loi sur les satellites de télécommunications, créant ainsi la Comsat Corporation, société qui se voit confier le monopole des satellites américains de télécommunications internationales. Intelsat, une organisation internationale fondée en août 1964, réunit 11 pays occidentaux qui ont décidé de conjuguer leurs efforts pour établir un système mondial de satellites de télécommunications. Dès le début des années 80, plus de 100 pays ont déjà adhéré à Intelsat. L'organisation possède des stations terrestres dans quelque 150 pays et a lancé avec succès 24 satellites. (Un certain nombre de ces satellites ne sont plus en service, car la durée moyenne de fonctionnement d'un satellite de télécommunications à cette époque était de 8 à 10 ans. De nos jours, un satellite classique fonctionne pendant près de 12 à 15 ans.)

Du côté soviétique, les satellites de télécommunications relèvent d'une organisation appelée Interspoutnik. En 1980, les Soviétiques ont déjà lancé 14 satellites géosynchrones (Stationar) et au moins 75 Molniya, satellites placés en orbite elliptique afin de desservir le Grand Nord, où les satellites géosynchrones se trouvent au-dessous de l'horizon.

Initiatives canadiennes

Le premier satellite canadien est mis en orbite par la NASA le 29 septembre 1962. Le Canada devient ainsi le troisième pays à faire son entrée dans l'espace. Alouette 1 est mis au point et construit par le Defence Research and Telecommunications Establishment (qui fait maintenant partie de l'Agence spatiale canadienne), et il est utilisé pour des recherches scientifiques dans l'ionosphère.

De 1963 à 1969, le Canada participe à un programme expérimental conjoint avec les États-Unis appelé ISIS (satellite international d'étude de l'ionosphère). L'un des principaux objectifs de ce programme est d'effectuer un transfert de technologie. Les scientifiques et les techniciens du gouvernement communiquent à leurs confrères de l'industrie privée les connaissances acquises au cours de la première phase de leurs recherches sur les communications spatiales. RCA Victor, DE HAVILLAND AVIATION et Spar Aérospatiale Ltée sont les principales sociétés participant à ce programme (voir TECHNOLOGIE SPATIALE).

À partir de 1967, le Canada passe de l'expérimentation à l'application et met l'accent sur les TÉLÉCOMMUNICATIONS intérieures et la cueillette de données sur les ressources naturelles du pays. En 1969, Ottawa crée Télésat Canada afin d'exploiter un système commercial national de télécommunications par satellite. Anik A-l est lancé en novembre 1972, il est suivi par Anik A-2 en avril 1973. Le Canada fait alors figure de pionnier dans l'utilisation du satellite aux fins de COMMUNICATIONS intérieures. Un troisième satellite, Anik A-3, est mis en orbite en mai 1975. Spar Aérospatiale et Northern Telecom, deux entreprises canadiennes, participent au projet comme sous-traitants. Chaque satellite est muni de 12 canaux réémetteurs sur la bande de fréquence 6/4 GHz. Plus de 100 stations terrestres sont établies à l'échelle du Canada.

 Parallèlement à ce système commercial, on procède à l'élaboration d'un satellite technologique de télécommunications, renommé Hermes, un système expérimental de satellites de télécommunications. On veut élargir le champ d'application de la bande de haute fréquence radio 14/12 GHz, jusque-là réservée à l'usage exclusif des services de télécommunications spatiales. Les fréquences plus élevées nécessitent cependant l'utilisation de nouvelles techniques, de nouveaux composants ainsi que des satellites plus puissants, afin de compenser l'affaiblissement des signaux causé notamment par la pluie.

La mise au point de nouvelles composantes et le poids supplémentaire engendrés par des dispositifs plus puissants supposent que d'importantes dépenses devront être faites pour un satellite qui n'a pas encore été mis à l'épreuve. Puisque l'entreprise privée ne veut pas courir ce risque, le gouvernement fédéral décide de se charger du projet.

Le programme Hermes (1970-1979) est une entreprise conjointe Canada - États-Unis. La conception, la construction et la mise en service de l'engin spatial sont effectuées par le ministère des Communications. De son côté, la NASA se charge du lancement et d'autres aspects techniques dans lesquels elle est spécialisée, et elle met aussi au point un tube émetteur à grande puissance. L'utilisation du satellite est répartie également entre les deux pays. L'Organisation européenne de recherche spatiale adhère au programme en 1972.

Hermes, le satellite de télécommunications le plus puissant à l'époque, est lancé le 17 janvier 1976. Il est le premier à fonctionner sur la bande de fréquences 14/12 GHz. Grâce à cette bande et à la plus grande puissance de ses répétiteurs, le satellite rend possible l'utilisation d'antennes paraboliques (soucoupe) de 0,6 m de diamètre conçues spécialement pour la diffusion directe de signaux de télévision dans les foyers. Le programme Hermes comprend aussi des expériences dans les domaines de la télésanté, de la télééducation, de la télévision communautaire, de la prestation de services gouvernementaux et des applications scientifiques.

En plus d'être utilisé dans le cadre d'expériences menées au Canada et aux États-Unis, Hermes sert aussi à faire des démonstrations de diffusion en direct au Pérou, en Australie et en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Dans ces deux derniers pays, les démonstrations ne sont possibles qu'à la suite d'un changement de position orbitale du satellite au-dessus du Pacifique. De nouvelles composantes mises au point dans les laboratoires du gouvernement, tels que les amplificateurs à transistors à effet de champ, sont repris par l'entreprise privée qui en assure la fabrication et la distribution aux propriétaires de satellites commerciaux. Spar Aérospatiale, RCA et SED Systems sont quelques-unes des entreprises canadiennes importantes qui ont participé au programme Hermes.

En décembre 1978, la NASA lance Anik B pour Télésat Canada. Le satellite fournit 12 canaux de fréquences destinés aux émissions radio publicitaires sur la bande de fréquences 6/4 GHz et 4 canaux expérimentaux sur la bande 14/12 GHz. Les canaux expérimentaux sont loués au ministère des Communications qui poursuit les essais pratiques entrepris dans le cadre du programme Hermes. Anik C-3 est mis en orbite au mois de novembre 1982 par la navette spatiale américaine Columbia. Ce satellite est pourvu de 16 canaux fonctionnant sur la bande 14/12 GHz et constitue une étape importante dans le domaine de la radiodiffusion directe par satellite et de la réception à l'aide d'antennes paraboliques. Un deuxième satellite de la même série, Anik C-2, est lancé en juin 1983. Un troisième, Anik C-3, s'ajoute à la série en avril 1985.

Ces nouveaux satellites seront relayés dans tout le Canada par 4 stations régionales qui transmettront des signaux de télévision assez puissants pour que les antennes paraboliques de 1,2 m à 1,8 m puissent les capter. On procède alors à l'élaboration d'une nouvelle génération de satellites. Anik D-l est lancé le 26 août 1982 en remplacement d'Anik A et d'Anik B qui commencent à prendre de l'âge. Anik D-2 est mis en orbite au mois de novembre 1984 par la navette spatiale américaine Discovery. Les satellites Anik E font partie de la prochaine série de satellites commerciaux de télécommunications. Anik E2 est lancé en avril 1991, et Anik E1 vient s'ajouter en septembre 1991. Les satellites Anik E sont des modèles à 2 bandes de grande puissance munis de 24 canaux sur la bande 6/4 GHz et de 16 canaux sur la bande 14/12 GHz. Les satellites Anik E sont déployés afin de remplacer les satellites Anik C et Anik D.

 Une fois le programme Hermes complété, le gouvernement canadien met l'accent sur le système de télémanipulation (BRAS SPATIAL CANADIEN), ce dernier étant intégré au programme de la navette spatiale américaine. Cet appareil ressemblant à un bras est conçu spécialement pour déployer et récupérer des objets dans l'espace, et il est transporté dans la soute de la navette spatiale américaine. Le gouvernement canadien finance les travaux entrepris par une équipe spécialisée en recherches industrielles dirigée par Spar Aérospatiale Ltée en vue le l'élaboration du système spatial de télémanipulation. En retour, la NASA accepte de fournir les systèmes de production pour la flotte de navettes du Canada. Des essais du bras spatial canadien sont réussis pour la première fois en 1981 sur la navette spatiale américaine Columbia.

Les satellites sont de plus en plus utilisés dans le domaine des communications mobiles. Leur utilisation est rendue toutefois difficile en raison du problème que pose l'installation d'antennes de satellites hyperfréquences sur des véhicules en mouvement. Le premier service mobile commercial par satellite dessert les vaisseaux en mer. Le Système maritime de communications par satellite (MARISAT) est établi en 1976, et l'Organisation internationale de télécommunications maritimes par satellites (INMARSAT) est constituée en 1979.

Le Canada et plusieurs autres pays, dont les États-Unis, la France et la Russie, participent au programme COSPAS-SARSAT, un système de recherche et de sauvetage, qui recourt à la technologie des satellites, institué en vue de repérer les avions et les navires en détresse.

Le MSAT, un nouveau satellite de télécommunications du service mobile, doit être lancé à la fin de 1995. Ce satellite, le jumeau de celui lancé par les États-Unis en avril 1995, est le plus avancé sur le plan technique et le plus puissant jamais construit pour les services mobiles commerciaux de communications. Construit par Hugues et Spar Aérospatiale pour TMI Communications, l'une des caractéristiques les plus importantes du satellite est qu'il rend les communications mobiles accessibles aux régions, notamment les localités rurales éloignées dans lesquelles ce genre de service n'était pas offert auparavant. Ses applications sont diverses : poste radiotéléphonique mobile et service mobile de transmission des données, services aéronautiques et maritimes, services de sécurité et de détresse, détermination des positions et radiomessagerie unidirectionnelle à zone étendue.

En 1992, après avoir accompli son objectif visant à encourager l'introduction, l'élaboration et l'utilisation de satellites dans le secteur canadien des télécommunications commerciales, le gouvernement canadien vend ses intérêts majoritaires dans Télésat à Alouette Telecommunications Inc., un consortium de sociétés privées spécialisées dans le domaine des télécommunications. Selon la loi, le mandat de Télésat demeure le même : offrir des services fixes par satellites commerciaux à toutes les régions du Canada, notamment aux régions du Nord et aux régions éloignées, et fournir des services par satellites entre le Canada et les États-Unis sur une base transfrontalière. Ces services comprennent la transmission et la réception de messages audio et de données ainsi que la diffusion. Ils touchent aussi d'autres domaines relié aux télécommunications.

Au début des années 90, le lancement réussi des plus récents satellites de Télésat, Anik E1 et Anik E2, a marqué le début d'une nouvelle ère pour les satellites de télécommunications canadiens. Grâce à ces satellites de grande puissance, il faudra peu de temps aux Canadiens pour accéder aux milliers de canaux de télévision par le biais de services de radiodiffusion directe à domicile par satellite. De plus, l'utilisation de nouvelles technologies de satellites (par exemple les diverses techniques de compression numérique) permettra aux consommateurs canadiens d'accéder à une variété de nouveaux services commerciaux, d'information et de divertissements.

Dans l'avenir, les satellites de télécommunications permettront de continuer à réduire les distances et à éliminer les barrières géographiques. Ils joueront aussi un rôle de premier plan alors que les industries et l'économie nationales s'ouvrent aux marchés mondiaux.


Lecture supplémentaire

  • Department of Communications, Direct-to-Home Satellite Broadcasting for Canada (1983) and The Canadian Space Program: Five Year Plan C80181-84185 (1980); Science Council of Canada, A Space Program for Canada, Report No. 1 (1967).