Helios (satellite)

Le développement des satellites de reconnaissance prend sa source en France dans le projet SAMRO (SAtellite Militaire de Reconnaissance Optique), qui est abandonné en 1982. Le programme Helios est lancé en 1985 avec pour objectif principal la surveillance du bloc soviétique. À l'époque, la France peut s'appuyer sur la connaissance technique acquise dans le cadre du programme d'observation civil français SPOT (premier satellite Spot lancé en 1986) dont les principaux composants sont repris pour développer le satellite de reconnaissance militaire : capteurs, optiques, systèmes d'enregistrement et de transmission, plate-forme.

L'éclatement de l'URSS modifie l'objectif du système Helios dont le champ d'intervention s'élargit à la planète avec un intérêt plus marqué pour la zone d'influence politique française en Afrique et au Moyen-Orient[3].

Le programme Helios 1, première version du système, est développé avec une participation de l'Espagne (7 %) et de l'Italie (14,1 %) et ses deux satellites sont déployés en 1995 et 1999.

Les conflits des années 1990, dans lesquels les nations européennes sont engagées, mettent en évidence la forte dépendance de ceux-ci par rapport au système de reconnaissance spatial américain. Ce constat accroît leur intérêt pour un système de reconnaissance par satellite européen.

Mais, lorsque le projet de deuxième génération des satellites Helios 2 est lancé en 1998, les négociations engagées entre la France et l'Allemagne autour d'un programme commun échouent pour des raisons à la fois budgétaires et politiques. L'Allemagne lance par la suite la série des satellites de reconnaissance radar SAR-Lupe : le radar est retenu car la zone d'intérêt de l'Allemagne se situe essentiellement dans les pays d'Europe de l'Est caractérisés par une couverture nuageuse importante. L'Italie développe à la même époque ses satellites de reconnaissance radar COSMO-SkyMed

Le programme Helios 2 est financé à 90 % par la France avec une participation minoritaire de la Belgique, de l'Espagne rejoints en cours de développement par la Grèce et l'Italie (2,5 % chacun). Chacune de ces nations dispose d'un accès à l'image proportionnel à sa participation financière.

En parallèle, en 2001, la France signe un accord avec l'Italie, dit « accord de Turin », qui permet un échange capacitaire entre les systèmes Helios 2 et COSMO-SkyMed. Cet accord permet ainsi une augmentation des droits de programmation italien du système Helios 2 en échange de droits français sur le système radar COSMO-Skymed. Le ratio de ces échanges est désormais de 75 images radars contre 7 images Helios[4].

Un accord équivalent portant sur les systèmes Helios 2 et SAR-Lupe, dit « accord de Schwerin », est signé en 2002 entre la France et l'Allemagne[5]. L'intérêt pour la France est d'accéder à un système radar mieux résolu que celui de l'Italie. Cet accord permet à la France d'accéder au système allemand à hauteur de 4 images par jour et l'Allemagne peut utiliser 5 % des capacités de Helios 2. Il conduit aussi l'Allemagne à accueillir, à l'instar des nations participantes, une station terrienne de réception des images Helios en janvier 2010. Ces échanges capacitaires ne portent pas sur des échanges d'images mais des droits de programmation[6].

Les premiers échanges opérationnels avec les systèmes SAR italien et allemand débutent de manière effective en juillet 2010[7].

• Début du programme en 1985.
• Famille Helios 1 :
  • Helios 1A : lancement en 1995 - Opérationnel jusqu'à 2012 (17 ans).
  • Hélios 1B : lancement en 1999 - Opérationnel jusqu'à 2004 (5 ans).
• Famille Helios 2 :
  • Helios 2A : lancement le 18 décembre 2004 - Toujours opérationnel.
  • Helios 2B : lancement le 18 décembre 2009 - Toujours opérationnel.

Les satellites Helios 2 sont identiques. Au lancement, leur poids est de 4 200 kg. Le système de commande d'attitude et d'orbite (Attitude and Orbit Control System) a la capacité de modifier à la fois la position du satellite et l'orientation des caméras ce qui lui permet de photographier un lieu donné plusieurs fois par jour, éventuellement sous plusieurs angles. Un satellite Helios se décompose en plusieurs modules :

• un module de contrôle dans lequel sont regroupés le traitement des données, le contrôle d'attitude qui utilise le système DORIS, les volants d'inertie permettant de corriger l'orientation, la fourniture en énergie et les liaisons avec le sol.
• un module de propulsion constitué d'un tube central en titane avec 4 réservoirs de carburant. Celui-ci abrite également les senseurs utilisés pour la détermination de la position ainsi que les antennes de liaison utilisées pour recevoir les télécommandes reçues depuis la station au sol et envoyer les télémesures qui permettent de contrôler son fonctionnement. Les liaisons avec le sol se font en bande S (2 GHz).
• Cinq panneaux solaires qui fournissent l'énergie du bord (2 900 watts) : 2 panneaux comportent des cellules de arséniure de gallium et 3 panneaux utilisent des cellules de silicium.
• La case « charge utile » contenant entre autres l'électronique contrôlant la vidéo, le système de compression de données, la mémoire de masse (90 gigaoctets stockées sur 5 760 circuits intégrés comprenant chacun 10 mémoires vives dynamiques (DRAM) de 16 Mo) dans laquelle sont stockées les images recueillies
• La charge utile proprement dite[9].

Les satellites Helios ont une probabilité de survie de 70 % après 5 ans. Le projet Helios 2 a un coût de réalisation de 1,8 milliard d'euros. Cette somme dépensée sur 10 ans se décompose en 330 millions pour la conception du système, 865 millions pour la fabrication des satellites, 225 millions pour le segment sol, 275 millions pour 2 lancements, 35 millions pour le centre de contrôle et 70 millions pour les activités du CNES en tant que maître d'œuvre (le maître d'ouvrage est la direction générale de l'Armement)[10].

Remarque : les données concernant les caractéristiques des satellites sont incomplètes et imprécises, les ministères de la Défense ne communiquent que des ordres de grandeur, et n'ont pas révélés l'ensemble de l'appareillage existant sur ces satellites.

L'orbite des satellites Helios 2 est héliosynchrone phasée. Ce type d'orbite présente des caractéristiques optimales pour les missions de reconnaissance :

• C'est une orbite basse, favorable à des clichés en haute résolution. L'altitude des satellites Helios 2 est de l'ordre de 675 km.
• Le satellite repasse au-dessus d'une même zone géographique toujours à la même heure solaire ce qui permet de détecter plus facilement les changements intervenus entre deux passages.
• C'est une orbite polaire qui permet une couverture quasi complète du globe terrestre.
• C'est une orbite phasée : le satellite repasse à la verticale exacte du même point au bout d'un certain nombre de jours.

Les instruments du satellite comprennent des caméras fonctionnant en lumière visible et en infrarouge pour détecter des signes d'activité de jour comme de nuit. Le satellite dispose de plusieurs types de caméras[9].

• Un instrument à grande ouverture (champ large), similaire à celui de Spot 5, avec une capacité dans le proche infrarouge pour l'observation de nuit. Il permet de photographier en moyenne résolution de grandes surfaces. Il est utilisé par exemple pour des missions de cartographie.
• Un instrument à haute résolution (HR) pouvant travailler en lumière visible et dans l'infrarouge.
• Un instrument à très haute résolution (VHR) avec une résolution de 35 cm[11] - [12] pouvant travailler en lumière visible et dans l'infrarouge.

Le satellite peut acquérir une centaine de photos par jour. Il a par ailleurs une capacité de recueil électromagnétique[6].

Chaque jour, les différents partenaires nationaux participant au programme Helios fournissent une liste des lieux qu'ils souhaitent photographier. Ces besoins sont centralisés au centre principal Helios français (CPHF) située au sein du centre militaire d'observation par satellites (CMOS) sur la base aérienne 110 Creil. Des priorités sont affectées à ces demandes en fonction de différents critères et des prévisions de couverture nuageuse. Le plan de travail qui en résulte est fourni au Centre de maintien à poste (CMP) localisé dans les locaux du CNES à Toulouse. Un second CMP, dit de secours, délocalisé peut prendre le relais à tout moment. Le plan de travail y est traité par les logiciels mission au sol qui s'assurent de sa validité et programment les commandes correspondantes de mise en œuvre des équipements de la charge utile (équipements de prise de vue, équipements vidéo, mémoires, balise d'accrochage, antenne d'émission), des senseurs stellaires et du SCAO (Système de commande d'attitude et d'orbite). Elles sont alors téléchargées à bord via l'antenne 2 GHz dans la nuit, heure française.

Le logiciel de vol du satellite exécute ces commandes et stocke sur ses deux EMS (Enregistreur magnétique spacialisé) ou MdM pour Hélios 1B (Mémoire CMOS dynamique), les images recueillies à l'aide de ses instruments de prise de vue. Lorsqu'il passe en visibilité des centres nationaux installés chez les partenaires du programme (CPHF, CPHB pour la Belgique...), les images demandées, qui sont au préalable chiffrées, sont retransmises sur l'antenne des centres de réception image 8 GHz (CRI) nationaux ou sur les antennes mobiles de théâtre d'opération. Elles sont ensuite distribuées par chaque centre national aux différents utilisateurs (en France, une quinzaine de stations au sein de la DRM, DGSE...) via le réseau informatique[9].

Le contrôle et la surveillance du satellite en temps réel s'effectuent via des télécommandes et la télémesure bord. Cette communication est transmise par le réseau de stations d'émission/réception 2 GHz.

• Guy Lebègue, « Conflit du Golfe : la leçon des satellites militaires », dans Revue aerospatiale, n^o 79, juin 1991.
• Jean-Paul Croizé, journaliste scientifique au Figaro, « Satellites militaires : les juges de paix », dans Revue aerospatiale, n^o 108, mai 1994.

• Satellite SPOT
• Helios 2A
• Helios 2B
• Composante spatiale optique
• Centre militaire d'observation par satellites (CMOS)

• Helios I sur le site d'EADS Astrium
• Helios II sur le site d'EADS Astrium
• Dossier de presse Helios 2B du Ministère de la Défense français