PASTEL, SILEX, qu'est ce que c'est ?
Une communication Laser : pourquoi ?
SILEX : à quoi ça sert ?
PASTEL : comment est-ce fait ?
SILEX : comment le met-on en œuvre depuis le sol ?
SILEX : comment fonctionne-t-il en orbite ?

PASTEL, SILEX, qu'est ce que c'est ?

PASTEL, qui signifie PAssager Spot de Télécommunication Laser, est un des deux terminaux optiques constitutifs du système de communication spatiale SILEX (Semi conductor Intersatellite Link EXperiment).

Ce système SILEX a été développé, sous responsabilité de l'Agence Spatiale Européenne, par la société MATRA MARCONI Space.

Il permet d'établir une liaison optique de type laser entre le terminal optique PASTEL, monté sur le satellite SPOT 4 et le terminal optique OPALE qui est lui, monté sur le satellite géostationnaire ARTEMIS, qui a été mis en orbite en 2001.

L'information véhiculée entre PASTEL et OPALE est modulée à 50 Mbits/sec. et retransmise au sol (Toulouse) grâce à une charge utile radiofréquence (RF), en bande Ka, embarquée à bord d'ARTEMIS.

haut de page, article, chapitre

Une communication Laser : pourquoi ?

Le choix d'une liaison de type laser, par opposition à une liaison radiofréquence, se justifie par l'intérêt porté au potentiel de croissance du débit offert par de telles liaisons : la transmission radiofréquence est en effet limitée à moins de 250 Mbits/s alors que l'état actuel de la technologie Laser autorise des transmissions pouvant atteindre les 10 Gbits/s !

Notons un autre avantage offert par les liaisons laser : il n'y a, par nature même, aucune interférence possible entre le rayon lumineux produit en sortie du terminal optique et des transmissions de type radiofréquence.

haut de page, article, chapitre

SILEX : à quoi ça sert ?

L'objectif de la mission SILEX est double : il s'agit dans un premier temps de valider le concept de transmission laser et dans un second temps de l'utiliser opérationnellement pour transmettre au sol des images SPOT 4.

Un challenge technologique

Ce type de communication optique, qui est la première démonstration européenne de communication par voie laser, constitue un véritable challenge technologique.

Il faut, en effet, arriver à pointer l'un vers l'autre puis à maintenir l'un en face de l'autre, deux terminaux distants en moyenne de 38500 km et ce, avec une erreur de pointage inférieure à 2 micro radians. Autrement dit, le faisceau lumineux issu de PASTEL (qui a, à cette distance, un diamètre de 200 m) doit être maintenu centré sur OPALE avec une tolérance de +/- 38 m. Pour mieux apprécier l'enjeu, disons aussi que cela équivaut à viser une orange située à 51 km !

Soulignons que ce pointage est rendu encore plus difficile du fait :

• du caractère défilant du satellite SPOT 4 qui oblige à compenser la vitesse relative entre les 2 satellites,
• du temps de propagation de la lumière entre PASTEL et OPALE,
• des perturbations dynamiques générées à bord de chacun des satellites (mises en œuvre de mécanismes...) qui font que chacun des deux terminaux est loin d'être fixé sur un support infiniment rigide.

Un moyen de transmission des images SPOT 4

Opérationnellement, PASTEL est utilisé pour la transmission d'images SPOT 4 par liaison optique. Cette transmission est soit immédiate soit différée par vidage de la mémoire de masse embarquée à bord de SPOT 4.

Rappelons qu'en l'absence de PASTEL,

• les images SPOT 4 ne peuvent être retransmises vers le sol, immédiatement après avoir été acquises, que lorsqu'elles sont prises en visibilité d'une station de réception du système SPOT,
• en dehors de ces cercles de visibilité, les images doivent être stockées à bord au moyen des enregistreurs bord ou de la mémoire de masse ; le vidage de ces 2 moyens de stockage ne sera effectué que lorsque le satellite repassera en visibilité de l'une de ces stations de réception.
  
  

• 
  Zone de prise de vues en visibilité directe sans PASTEL

Grâce à PASTEL,

• la transmission des images SPOT vers le sol peut être immédiate sur toute la région du globe terrestre où les terminaux optiques PASTEL et OPALE sont en visibilité l'un de l'autre. Cette zone, appelée "couverture terrestre" est représentée ci-dessous; on constate aisément qu'elle offre une superficie très supérieure à celle correspondant aux cercles de visibilité des stations du système SPOT.
• la Mémoire de Masse SPOT 4 peut également être vidée via PASTEL. Les délais de vidage, et par voie de conséquence de remplissage, de la mémoire s'en trouvent ainsi très raccourcis.
  

Zone de prise de vues en visibilité directe avec PASTEL

haut de page, article, chapitre

PASTEL comment est-ce fait ?

Dans un souci d'allégement de la partie mobile, le terminal PASTEL a été scindé en 2 parties :

• l'Aérien (la partie mobile proprement dite), monté sur la partie anti-terre de SPOT 4, et qui est constitué :

- d'un télescope,
- d'un banc optique comportant un système de pointage fin, un détecteur de communication et des diodes laser,
- d'un système de contrôle thermique permettant une régulation très précise,
- d'un mécanisme de pointage grossier,
- de dispositifs de blocage nécessaires pour la phase lancement.

• la partie fixe qui regroupe toutes les électroniques qui ne nécessitent pas d'être placées à proximité des équipements de la partie mobile.

haut de page, article, chapitre

SILEX - Comment le met on en œuvre depuis le sol?

Le succès de l'établissement d'une liaison entre les 2 terminaux optique suppose une parfaite cohérence dans leur mise en œuvre tant au niveau de la planification de leur utilisation que de leur programmation ou des retours d'information nécessaires à leur bonne surveillance.

Cette mise en œuvre du système SILEX est assurée par des centres dépendant,

• soit du CNES :

  - le CPR, centre de programmation SPOT 4, situé à Toulouse,
  - le CMP : centre de contrôle du satellite SPOT 4 , situé à Toulouse,
  - la SRIP : station de réception des images PASTEL, situé à Aussaguel près de Toulouse,

• soit de l'Agence spatiale Européenne :

- le PMCS : centre de contrôle du terminal PASTEL, situé en Belgique,
- l'AMCS : centre de contrôle du satellite ARTEMIS et du terminal optique OPALE, situé en Italie,
- le PTL : centre d'évaluation des performances technologiques SILEX, situé en Belgique.

Signalons aussi la présence, aux Canaries d'une station de réception/transmission optique (OGS) qui permettra d'établir une liaison entre OPALE et le sol. Elle sera utilisée pour la validation du terminal OPALE et devrait, par ailleurs, fournir des enseignements très intéressants sur les problèmes liés à la traversée de l'atmosphère.

Les responsabilités de ces différents centres ont été résumées ci-dessous :

haut de page, article, chapitre

SILEX - Comment fonctionne-t-il en orbite ?

Pour exécuter une programmation, PASTEL et OPALE exécutent séquentiellement les 4 phases opérationnelles suivantes :

• La phase de pré pointage
  
  Cette phase consiste à rallier, depuis la position de repos de PASTEL (respectivement OPALE), la direction où doit se trouver OPALE (respectivement PASTEL) au début de la phase d'acquisition. Cette direction est estimée à partir d'un modèle d'orbite ARTEMIS et d'un modèle d'orbite SPOT 4 chargés à bord de PASTEL (respectivement OPALE).

• La phase d'acquisition
  
  A l'issue de la phase de pré pointage, l'erreur de pointage de chacun des deux terminaux est très supérieure à la divergence des faisceaux de communication et nécessite, de ce fait, la mise en œuvre d'une procédure d'acquisition spécifique.
  La stratégie d'acquisition retenue permet d'effectuer une acquisition en moins de 239 s.
  
  

• La phase de communication
  
  Cette phase peut permettre au choix :
  - la transmission vers OPALE d'un signal spécifique généré par PASTEL destiné à permettre l'évaluation de la qualité de la liaison optique.
  - la transmission des données images SPOT 4 qui seront reçues à la station SRIP à Toulouse.

• La phase de ralliement
  
  Dès la fin de la session de communication, chacun des deux terminaux rejoint sa position de repos.

  haut de page, article, chapitre

    page mise à jour le 05 July 2005