Satellite de reconnaissance

Schémas des satellites de reconnaissance américains mis en œuvre entre les années 1960 et 1990.

Projet de satellite de reconnaissance optique Membrane Optic Imager Real-Time Exploitation (MOIRE) lancé en 2010 par la Defense Advanced Research Projects Agency et Northrop Grumman. Il s'agit de mettre en place un système en orbite géostationnaire capable de réaliser des images vidéos à haute résolution et de les diffuser en direct (vue d'artiste).

Alors que l'ère spatiale n'a pas encore débuté, l'organisme de recherche militaire américain Rand Corporation réalise en 1954 une étude démontrant la faisabilité d'un satellite de reconnaissance qui serait équipé d'une caméra de télévision et qui transmettrait par radio les photos réalisées. Sur la base de ce rapport, l'Armée de l'Air américaine lance le programme de satellite de reconnaissance WS-17L. Les États-Unis et l'Union soviétique sont à l'époque plongés dans la guerre froide, une guerre larvée se traduisant par la participation à des conflits dans plusieurs pays tiers et une course aux armements effrénée. Chacun des deux pays développe des missiles balistiques et une flotte de bombardiers porteurs de l'arme nucléaire. Le président américain Eisenhower propose en 1955 aux dirigeants soviétiques que le niveau d'armement des deux pays soit contrôlé par des vols de reconnaissance de l'autre partie (projet Open Skies), mais cette proposition est rejetée. Les Soviétiques dévoilent l'existence du bombardier soviétique Bison, ce qui conduit certains responsables américains à penser que l'URSS dispose d'une avance significative dans le domaine de la frappe nucléaire (bomber gap). En 1956, l'avion-espion américain U-2 réalise un premier vol de reconnaissance au-dessus du territoire soviétique. Les photos prises par les vols suivants des U-2 démontrent que la flotte de bombardiers nucléaires soviétiques est plus réduite que prévu. En 1957, l'Union soviétique place en orbite le premier satellite artificiel Spoutnik 1. Sur le plan militaire, ce lancement démontre que l'URSS peut construire des missiles balistiques intercontinentaux qui pourraient détruire la défense américaine par une frappe surprise. Mais les dirigeants américains disposent d'informations contradictoires sur l'ampleur de la menace, c'est-à-dire sur le nombre de missiles que l'Union soviétique est capable de déployer. Pour mieux évaluer cette menace, le gouvernement américaine décide d'accélérer le projet de satellite de reconnaissance WS-117L. Celui-ci est réorganisé et subdivisé en trois sous-projets : un satellite de reconnaissance transmettant les photographies numérisées par radio, un satellite ayant recours à des films photographiques renvoyés au sol par des capsules et un satellite d'alerte avancée. Le deuxième projet, plus facilement réalisable à court terme est confié à la CIA. Celle-ci confie la conception du satellite à Itek Corporation et son intégration à Lockheed[1].

Le satellite de reconnaissance KH-1 développé par Lockheed sous la supervision de la CIA réutilise la structure d'un étage supérieur de fusée Agena dont le système de contrôle d'attitude est conservé. Il comprend une caméra panoramique Fairchild utilisant un film argentique et doté d'une focale de f.5 et d'une longueur focale de 69 centimètres. Les images effectuées ont une résolution spatiale de 12,9 mètres depuis l'orbite basse. L'énergie est fournie par des batteries. Le satellite qui pèse environ une tonne est placé en orbite par une fusée Thor tirée depuis la base de lancement de Vandenberg en Californie. Une fois la mission remplie (elle ne dure généralement que quelques jours), le film photographique est stocké dans une capsule dotée d'une rétrofusée, d'un bouclier thermique et d'un parachute. Celle-ci se détache du satellite, réduit sa vitesse, pénètre dans l'atmosphère puis une fois ralentie déploie son parachute et est récupérée en vol par un avion équipé d'un dispositif de capture. La première tentative de lancement du satellite de reconnaissance KH-1, a lieu le 21 janvier 1959. C'est un échec lié sans doute à la défaillance du lanceur. Les 11 tirs suivants sont également victimes de défaillances soit durant le lancement, soit en orbite soit durant le retour de la capsule contenant le film photographique. Finalement le 10 août 1960, une première capsule est récupérée par un avion. La résolution spatiale de 8 mètres est bien inférieure aux photos prises par les U-2 mais ce premier essai fournit à lui tout seul plus de photos que toutes les missions de l'avion de reconnaissance qui l'ont précédé. La série des KH-1 est rapidement remplacée par le KH-2 puis par le KH-3 qui reçoit le nom de code Corona. La même année, un U-2 est abattu par un missile SA-2 tiré par la défense anti-aérienne de l'Union soviétique qui capture le pilote Francis Gary Powers. Le gouvernement américain décide de suspendre définitivement les vols de reconnaissance au-dessus du territoire soviétique. En 1961, le National Reconnaissance Office est créé pour développer le programme américain de satellites de reconnaissance en fédérant les travaux des différentes armes (Terre, Air, Mer) et des agences de renseignement (CIA, NSA, DIA). Un centre d'interprétation photographique centralisé est créé pour regrouper dans une même entité tous les spécialistes de l'interprétation photographique[1].

En 1962, le premier exemplaire de la version KH-4 des Corona est lancée. Le développement de ce satellite de l'Armée de l'Air américaine supervisé par la NRO, a été confié à Boeing et Eastman Kodak (pour la caméra). Cette version se caractérise par l'emport de deux caméras qui permettent de réaliser des images tridimensionnelles avec une résolution spatiale de quelques mètres[2]. Plus de 60 exemplaires de la KH4 répartis en plusieurs versions de plus en plus performantes seront lancées jusqu'en 1972.

En 1967 le premier exemplaire de la famille KH-7 Gambit est placée en orbite[3]. Avec une résolution spatiale de 60 cm il joue un rôle complémentaire par rapport au KH-4. Ce dernier est utilisé pour détecter des sites intéressants que le KH-7 est chargé de photographier en détail. Les photographies obtenues permettent d'identifier les objets au sol (navire, missile, avion) et d'avoir une première idée de leurs caractéristiques par le biais de leurs dimensions. Le satellite Gambit circule sur une orbite comprise entre 110 et 280 km et utilise un miroir de 1,2 mètre de diamètre[1]. Le premier exemplaire de la série des KH-8 Gambit 3 est lancé en 1966. Ce satellite utilise un télescope de même diamètre que le KH-7 mais les caractéristiques de l'optique et du système de traitement de l'image lui permettent d'atteindre une résolution spatiale de 10 cm qui ne sera dépassée qu'en 1984[4].

La NRO fait développer le satellite de reconnaissance Quill qui expérimente le recours à un radar à synthèse d'ouverture. Son antenne d'une superficie de 0,6 x 4,6 est fixée sur l'un des côtés du corps de l'étage Agena utilisé par les satellites de reconnaissance antérieurs. La résolution spatiale théorique est de 2,3 mètres. Cette technique présente l'avantage d'obtenir des images malgré la présence de couches nuageuses. Les données au cours du vol effectué en 1964 ne sont pas jugés exploitables. Il faudra attendre les années 1980 pour que, les progrès techniques dans le domaine de l'électronique aidant, les États-Unis mettent à nouveau en œuvre un radar avec la série des Lacros[5].

En 1971 est lancé le premier exemplaire du satellite de reconnaissance KH-9 Hexagon qui remplace définitivement le KH-4 l'année suivante. Ce satellite à la taille impressionnante (plus de 16 mètres de long pour un diamètre de plus de 3 mètres, masse comprise entre 11 et 13 tonnes) abandonne le corps de l'étage Agena au profit d'une structure qui lui est spécifique. Il dispose de 4 capsules de retour qui permettent de remplir successivement plusieurs missions et prolongent sa durée de vie qui au fil des vols passe d'un mois à 9 mois. Son télescope d'un diamètre de 91 centimètres permet une résolution spatiale de 61 centimètres. À l'époque de la conception du satellite, le gouvernement américain a décidé que la Navette spatiale américaine, en cours de développement, serait chargée de placer en orbite l'ensemble des satellites américains en particulier les satellites militaires les seuls justifiant le cout énorme de ce projet. À ce titre, la taille du KH-9 contribue largement à fixer le volume de la soute cargo de la navette spatiale et donc sa conception générale. Se basant sur la fréquence de lancement des KH-4, la NASA prévoit de nombreux vols dédiés aux satellites de reconnaissance alors que les progrès technologiques vont permettre de prolonger la durée de vie des satellites de reconnaissance et ralentir fortement les lancements. Cette nouvelle donne, qui n'est pas portée à la connaissance de la NASA à cause du secret entourant le programme des satellites de reconnaissance, contribuera à réduire la viabilité économique de la navette spatiale[6].

Avec le lancement du premier KH-11 Kennen en 1976, les États-Unis abandonnent le système des capsules de retour. Les images prises par le satellite sont numérisées et transmises en quasi temps réel aux stations de contrôle sur Terre. Pour que cet envoi ne soit pas conditionné par le survol des stations terrestres, un réseau de satellites assurant le relais entre les KH-11 et le sol est prévu. Les deux premiers satellites Satellite Data System (SDS) sont lancés la même année et sont depuis régulièrement renouvelés. Le KH-11 est un engin spatial de grande taille (de 13 à 20 tonnes selon les versions) qui dispose d'un miroir primaire de 2,4 mètres de diamètre. Le satellite circule sur une orbite plus haute que ses prédécesseurs (périgée de 300 kilomètres) ce qui prolonge sa durée de vie qui atteint la dizaine d'années mais limite la résolution spatiale à une quinzaine de centimètres malgré la taille de son miroir[7].

En 1988 les États-Unis lancent leur premier satellite de reconnaissance radar opérationnel. Le Lacros (rebaptisé par la suite Onyx), qui pèse une quinzaine de tonnes, est construit par Martin Marietta. Il utilise un radar à synthèse d'ouverture qui permet d'obtenir à la demande, soit des images couvrant une grande surface de terrain au prix d'une résolution spatiale moyenne, soit des images très détaillées (1 mètre) de zones plus restreintes. Les images peuvent être obtenues de jour comme de nuit et ne dépendent pas de l'absence de couverture nuageuse. Le satellite circule sur une orbite relativement élevée (périgée de 430 à 700 km selon les satellites) et a une durée de vie de 9 ans. Les données sont transmises au sol en passant par les satellites relais TDRS de la NASA circulant en orbite géostationnaire. 5 satellites de cette série sont lancés entre 1988 et 2005[8].

Peu d'informations sont disponibles sur les projets visant à remplacer le KH-11 dont les débuts remontent à 1976. En 1990 un satellite est placé en orbite par la navette spatiale américaine dans le cadre de la mission STS-36. Les observateurs supposent qu'il s'agit de l'unique exemplaire d'une version furtive du KH-11 baptisée Misty et restée sans suite. La dissolution de l'Union soviétique en 1991 met un terme définitif à la guerre froide et entraîne une levée partielle du secret entourant le programme des satellites de reconnaissance américains. L'existence de la National Reconnaissance Office est rendue publique en 1992.

En 1999 les États-Unis lancent le programme Future Imagery Architecture (FIA) dont l'objectif est de développer de nouveaux satellites de reconnaissance optique et radar américain qui doivent remplacer à la fois les KH-11 et les Lacros. Le programme est remporté par la société Boeing. En parallèle les militaires se fournissent en partie sur le marché de l'imagerie spatiale civile qui met désormais à disposition des photos ayant une résolution optique de 80 centimètre (Satellite Ikonos de la société Digital Globe). Le développement de la composante optique du projet FIA, qui souffre d'un dépassement des couts et des délais, est abandonné. Le gouvernement américain décide de lancer la construction de deux nouveaux KH-11 (bloc 4) qui seront lancés respectivement en 2011 et 2013. En 2010 le premier satellite radar du programme FIA, baptisé Topaz, est placé en orbite[1].

Des agences sont chargées de leur exploitation, notamment la National Geospatial-Intelligence Agency pour l'imagerie. Un service créé en 2008 puis supprimé en 2009, le National Applications Office devait permettre aux autorités locales d'avoir un accès plus large à ces satellites. Les États-Unis disposent du réseau de satellites de reconnaissance le plus complet. Les caractéristiques de ces satellites, dont le prix unitaire peut dépasser le milliard de dollars, sont couvertes par le secret-défense. Leur nombre a longtemps été moins élevé de leur grand rival, l'Union soviétique, du fait notamment de la différence de durée de vie.

L'URSS et la Russie ont les plus gros constructeurs et utilisateurs de satellites de reconnaissance. Deux grandes familles déclinées en de nombreuses sous-séries ont été utilisées : les Zenit et les Iantar. Depuis l'éclatement de l'Union soviétique début 1992, le pays peine à assurer une couverture continue.

La Chine a développé et lancé une gamme complète de satellites militaires dont l'un des principaux objectifs est de pouvoir repérer et suivre les groupes de porte-avions américains qui tenteraient de soutenir Taiwan en cas de menace militaire venue de la Chine continentale. Les militaires chinois disposent en 2017 de satellites de reconnaissance optique et radar (donc tous temps) avec une fréquence de visite très élevée ainsi que des satellites d'écoute électronique permettant d'intercepter et de localiser les vaisseaux ennemis[41].

En utilisant les connaissances technologiques accumulées dans le cadre du programme spatial d'observation civil Spot la France développe dans les années 1980 ses premiers satellites de reconnaissance optique en orbite héliosynchrone. Les satellites Hélios, dont le premier exemplaire Helios 1A est lancé en 1995, dispose d'une résolution spatiale de 1 mètre. Trois autres satellites de la même famille sont lancés entre cette date et 2009. Deux satellites Pléiades à usage mixte civil et militaire sont lancés en 2011 et 2012. L'Italie dispose d'un droit d'accès aux images produites par cette série en échange de la possibilité pour les militaires français d'accéder aux images radar produites par la série des 4 COSMO-SkyMed lancés par les italiens entre 2004 et 2010. La relève des satellites d'observation optique français doit être assurée par trois satellites CSO (premier lancement en 2018) qui devraient fournir des images avec une résolution spatiale atteignant 20 cm[53].

Durant la guerre du Kosovo, l'Armée allemande s'est heurté aux réticences des États-Unis à partager le renseignement militaire collecté par sa constellation de satellites de reconnaissance. Tirant les leçons de ce conflit, la Bundeswehr a commandé et déployé entre 2006 et 2008 5 satellites de reconnaissance radar SAR-Lupe fournissant des images caractérisés par une résolution spatiale de 1 mètre. En 2013, l'armée allemande a passé commande d'une constellation baptisée SARah composée de trois satellites d'environ 2 tonnes destinés à remplacer les SAR-Lupe dont la durée de vie opérationnelle théorique s'achève en 2015-2017. Contrairement aux satellites SAR-Lupe tous identiques, les satellites SARah sont de deux types ce qui permet d'améliorer la résolution spatiale qui est portée à 35-40 centimètres[57]. Les satellites doivent être placés en orbite par un lanceur américain Falcon 9 dans le cadre de vols planifiés en 2018 et 2019[58]. Fin 2017 le gouvernement allemand décide de doter l'Allemagne de satellites de reconnaissance optique en propre. Il s'agit de répondre aux besoins du service de renseignement allemand, le BND (Bundesnachrichtendienst) qui souhaite en finir avec la dépendance vis-à-vis des moyens de reconnaissance des nations alliées (États-Unis, France). Le contrat de 350 millions € porte sur l'acquisition de 3 satellites baptisés Georg développés par la société OHB System. Les satellites pourraient être lancés vers 2022[59] - [60].

• La Turquie dispose d'un satellite de reconnaissance optique Göktürk-2 (en) lancé en 2012. Sa résolution est de 2,5 mètres. La plateforme est développée par un consortium d'industriels turcs (TAI et TÜBI.TAK SPACE) et la caméra EOS-C est fournie par la société sud-coréenne SKCI[78] - [79] - [80] - [81].
• Royaume-Uni : TopSat 1
• Maroc : Mohammed VI

• Jacques Villain, Satellites espions : histoire de l'espace militaire mondial, Paris, Vuibert, 2010, 232 p. (ISBN 978-2-7117-2498-7)

• Satellite militaire
• Militarisation de l'espace, Force spatiale
• Satellite artificiel

• (en) Chronologie des satellites de reconnaissance américains
• (fr) Rapport d'information de l'Assemblée Nationale sur le 'renseignement par l'image' (juillet 2001)
• (en) Histoire des satellites SIGINT américains en orbite haute