Histoire et évolution des satellites de télécommunications – 2/8 L’arrivée des satellites géostationnaires

I. Les satellites Relay et Syncom

L’expérience Telstar ayant été concluante, il fallait maintenant expérimenter la façon dont se comportait un satellite de télécommunication en orbite géosynchrone. Celle-ci se différencie de l’orbite géostationnaire par son inclinaison par rapport au plan de l’équateur qui entraîne sur une carte de télédétection un trajet décrit en forme de 8, alors que l’orbite géostationnaire n’est pas inclinée et que le satellite reste fixe. Mais dans les 2 cas, l’orbite se trouve à 35786 km de la Terre, seule distance qui permet la rotation du satellite dans le même sens que la Terre et à la même vitesse.
Dans cette optique, une fusée Delta B lance Syncom I le 14 Février 1963 depuis Cap Canaveral, mais la mise à feu permettant le processus de mise en orbite échoue et a sans doute endommagé le satellite qui ne répond plus. Un second essai avec Syncom II, envoyé de la même manière le 26 Juillet 1963, s’avère plus heureux et tous les tests ont démontré que le satellite fonctionnait parfaitement.
L’année suivante, Syncom III, lancé le 19 Août, est placé pour la première fois en orbite géostationnaire, positionné au-dessus de l’océan Pacifique. Et pour cause, car il a pu servir entre autres et avec succès à retransmettre les Jeux Olympiques de Tokyo entre le Japon et les États-Unis !
Les satellites Syncom I, II et III étaient constitués selon le même modèle tant l’apparence que le fonctionnement : ils avaient la forme d’un cylindre de 71 cm de diamètre pour 29 m de hauteur, recouvert de 3840 cellules photovoltaïques, et pesaient 68 kg. Les systèmes comportaient une batterie rechargeable en nickel-cadmium prenant le relais des cellules photovoltaïques le temps que le satellite se trouve du côté nuit de la Terre. Le moteur était à propergol solide. Au sommet du Syncom, une antenne destinée aux télécommunications et 4 petites antennes en-dessous pour la télémétrie et la détection. Les télécommunications fonctionnaient grâce à un répéteur redondant actif pouvant gérer 1 circuit téléphonique et 16 circuits télex, et 2 transpondeurs munis chacun d’un tube à ondes progressives de 2 W.
Mais avant la série Syncom, il fallait encore mettre au point des systèmes de télécommunications plus complexes susceptibles de fonctionner dans l’espace par des tests sur d’autres satellites en orbite basse à moyenne dans un premier temps, la série des Relay.
De forme octogonale et prismatique recouverte de cellules solaires, chaque Relay est surmonté d’une antenne à la fois réceptrice et émettrice et de 4 petites antennes de télémétrie. 3 batteries nickel-cadmium rechargeables prennent le relais des cellules solaires pendant le parcours dans l’ombre de la Terre. Pour les télécommunications, 2 répéteurs (1 actif et 1 de secours) assurent la transmission d’un circuit télévisuel et 12 circuits téléphoniques. Il est stabilisé par rotation (« spinné »)
Relay I est lancé par une fusée Delta B le 13 Décembre 1962 et mis en orbite moyenne (1319 km X 7440 km). Il fonctionne jusqu’en Février 1965 mais connaît de nombreuses défaillances au niveau des batteries, du répéteur principal et le tube à ondes progressives est trop lent.
Relay II, lancé le 21 Janvier 1964, et positionné sur une orbite 1961 km X 7540 km, a la même configuration extérieure mais les systèmes ont été améliorés en tenant compte des dysfonctionnements détectés sur Relay I, et fonctionne jusqu’en Juin 1967. Il permettra, comme le Syncom III, de relayer la transmission jusqu’en Europe des Jeux Olympiques de Tokyo, mais cela restera au stade expérimental avant d’être sûr de permettre une exploitation commerciale et une ouverture davantage accessible au grand public.

II. Le satellite Intelsat 1 dit Early Bird en orbite géostationnaire

Les satellites de séries Telstar, Relay et Syncom ayant donné satisfaction malgré quelques défaillances techniques, la voie était ouverte à la mise en orbite d’un satellite de télécommunications à vocation commerciale. Intelsat I F1, surnommé Early Bird, est lancé le 6 Avril 1965 par une fusée Delta, et reprend l’apparence cylindrique des Syncom, (76 cm X 61 cm pour 34 kg) mais avec des systèmes internes encore améliorés ( spinné, 1 canal télévisuel pour 240 canaux de téléphonie)., Des tests montrent son fonctionnement parfait et il est réellement activé le 28 Juin.
Pour cet objectif, a été créée le 20 Août 1964 l’International Telecommunications Satellites consortium, dit Intelsat, société qui gère l’exploitation commerciale des satellites de télécommunications : en fournissant des services de plus en plus nombreux de télécommunications internationales (la NASA en gère l’exploitation technique : lancement, fonctionnement).
11 pays en étaient signataires au départ, le nombre a grandement augmenté depuis. Basé dans les Bermudes, le siège social comporte des bureaux à Washington (États-Unis) et au Luxembourg et possède plusieurs grands téléports dans le monde et une flotte de plus de 50 satellites.
La longévité d’Early Bird prévue pour 18 mois durera en fait près de 4 ans. Il diffusera en direct le retour de la mission Gemini 6 en Décembre 1965 et le 25 Juin 1967 il assurera avec 2 autres satellites Intelsat la première émission en Mondovision, Our World.
Ensuite, pour des raisons d’usure présumée, il a été prévu une gestion prudente de son fonctionnement et il n’a été activé et désactivé qu’en certaines circonstances : un bref arrêt en Janvier 1969, une réactivation en Juin 1969, quelques semaines avant la retransmission de la mission Apollo 11 où des hommes marchaient pour la première fois sur la Lune, afin de revérifier l’état des systèmes pour l’occasion, puis à nouveau désactivé en Août. Early Bird est même ponctuellement réactivé pour la dernière fois avec succès en 1990 pour les 25 ans de son lancement !

III. Les satellites soviétiques Molnya

L’Union Soviétique développe aussi son propre réseau de télécommunications civiles et militaires par satellite avec le lancement des satellites Molnya, sur une orbite du même nom, différente des orbites géostationnaires ou même géosynchrones. Pourquoi précisément ? Parce que la topographie du territoire soviétique est très étendue en longitude comme en latitude, frôlant le Pôle Nord, et que la couverture des satellites géostationnaires ne peut atteindre (tout comme le Pôle Sud).
L’idée de ce type d’orbite avait été émise par un scientifique pendant une conférence lors d’un congrès de la British Interplanetary Society de 1960, mais l’Union Soviétique en a repris immédiatement les études afin de pouvoir couvrir la totalité du territoire Soviétique en termes de télécommunication.
Cette orbite est très fortement excentrée et elliptique, avec un apogée de 500 km et un périgée de 40000 km et très inclinée aussi, soit 63,4°, tenant ainsi une révolution de 12 heures et permettant au satellite d’éviter les inconvénients de perturbation de l’aplatissement des pôles. Et puisque la révolution orbitale ne permet cependant pas une couverture permanente, plusieurs autres satellites en orbite de Molnya sont nécessaires et alternent les uns avec les autres, se relayant afin de couvrir le territoire en permanence. Sur une carte, le tracé de l’orbite de Molnya forme des U.
Le premier satellite Molnya 101 est lancé avec succès en Avril 1965, en même temps que son homologue géostationnaire américain, Intelsat I, après toutefois un échec. Son lanceur appelé aussi Molnya n’est autre qu’un lanceur R7 réaménagé (et déjà utilisé pour les lancements de sondes extra planétaires). Il a la forme d’un cylindre entouré de 6 panneaux solaires disposés en étoile et pèse entre 1,5 et 2 tonnes. Il sert à relayer la télévision, la téléphonie et les télex, via un grand réseau d’antennes terrestres dédiées baptisé Orbita.
D’autres séries de satellites Molnya seront lancés par la suite avec plus ou moins de succès mais avec des capacités toujours améliorées.

 

 

Un satellite Relay (Photo Smithsonian Air and Space Museum)

 

Anatomie d’un satellite Relay (Photo Wikipédia)

 

Un satellite Syncom (Photo couldthishappen.com)

 

Tracé d’une orbite géosynchrone (Photo Wikipédia)

 

Le Satellite Intelsat IF1 dit Early Bird (Photo Britannica)

 

Un satellite Molnya (Photo Kosmonavtika)

 

Tracé d’une orbite de Molnya (Photo Wikiwand)

 

Sources sites Internet :

Histelfrance : http://telecommunications.monsite-orange.fr/page-5bcf09cf22fb4.html
Télé Satellite : http://www.telesatellite.com/histoire/
Hertzien : http://www.hertzien.fr/
Sur la retransmission des JO de Tokyo entre autres : https://international.franceolympique.com/international/cat/5/565.php

Sources livres :

« Histoire des télécommunications en France » Catherine Bertho (Erès, 1984)
« Le patrimoine des télécommunications françaises » Collectif (Flohic)
« Du tam-tam au satellite » Patrice Carré (Presses Pocket)
« Les satellites de télécommunication » collection « Que sais-je » aux éditions PUF (Presses Universitaires de France)

Sources documents :

Approche concrète des télécommunications (académie d’Aix-Marseille)
Du sémaphore au satellite (Dès p 286 « Les télécommunications spatiales », Bulletin UIT 1965)
Histoire des télécommunications (Patrice Carré 1993)
Guide Eutelsat des satellites de télécommunications
Introduction aux télécommunications par satellite (Anne-Claire Lepage)
Transmission Satellite (Clément Follet, 2012)

 

 

 

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