La constellation Yaogan-30 est terminée

La constellation Yaogan-30 a déjà été le sujet de deux articles précédents, mais celui-ci devrait être le dernier: suite au lancement du septième trio de satellites, la constellation dispose maintenant de six plans orbitaux répartis de façons régulière. Elle a donc atteint sa pleine capacité et sa forme finale.

Yaogan-30 planes

Les six plans orbitaux de la constellation

Avoir seulement six plans orbitaux avec sept lancements peut sembler curieux. Comme souligné dans un article précédent, les troisième et quatrième lancements ont injecté leurs satellites dans le même plan orbital, et ont créé un « train » de cinq satellites qui se suivent de très près les uns les autres. Cela permet d’avoir une cadence de revisite extrêmement élevée lorsque ce train passe au-dessus d’une région d’intérêt.

 

Un satellite hors-service

L’autre particularité de la constellation est que l’un des satellites du sixième groupe est hors service, ou en tout cas que son système de propulsion l’est: Yaogan 30T (désignateur international 2020-021C) n’est pas correctement positionné dans son plan orbital. Normalement les trois satellites d’un même plan sont phasés à 120° les uns des autres, pour maximiser la couverture de la constellation. Par contre, Yaogan 30T et 30S sont en ce moment très proches l’un de l’autre, ce qui rend l’un des deux redondant.

Celui qui a un problème est Yaogan 30T, comme on peut le voir sur ce graphique comparant les éléments orbitaux du sixième groupe:

TLE 6e groupe

Évolution au cours du temps du nombre de révolutions par jour pour le 6e groupe

 

Le satellite 30T n’a fait aucune manœuvre depuis qu’il est en orbite, et par conséquent effectue plus de révolutions par jour autour de la Terre que les deux autres. Cela veut dire que sa position dans le plan orbital est constamment en train de changer, et que le fait qu’il soit actuellement proche de 30S n’est qu’une coïncidence. Il va s’en éloigner au cors du temps.

On peut comparer avec ce qu’il se passe dans le cas d’un groupe dont les trois satellites sont parfaitement fonctionnels, comme c’est le cas pour le dernier lancement:

TLE groupe 7

Évolution au cours du temps du nombre de révolutions par jour pour le 7e groupe

 

Les satellites ont été lancés ensemble et donc au début les courbes sont confondues. Ensuite, ils ont utilisé leur propulseurs pour manœuvrer et avoir chacun un nombre de révolution par jour différent. Cela leur a permis de se positionner sur un secteur différent de l’orbite. Ils ont laissé cette position dériver jusqu’à ce que la phase de 120° entre les satellites soit atteinte, puis ont gelé leur configuration orbitale en manœuvrant à nouveau de façon à ce qu’ils aient tous exactement le même nombre de révolutions par jour. Cela assure qu’ils restent synchronisés sur leur orbite.

Il est possible que la Chine finisse par remplacer le satellite qui est hors service, parce que cela améliorerait la couverture offerte par la constellation, en la rendant plus régulière avec moins d’interruptions. Ce serait une bonne opportunité pour l’un des nouveaux petits lanceurs chinois comme la fusée CZ-11, vu qu’un seul satellite de type Yaogan-30 représente une petite charge utile.

 

Couverture

En parlant de couverture, regardons ce que peut faire la constellation. Étant donné son inclinaison, elle est optimisée pour observer l’environnement proche de la Chine, en particulier les approches de sa côte Pacifique. Taipei, la capitale de Taïwan, est donc une zone d’intérêt tout à fait représentative, d’autant plus que les récents efforts de réarmement de la République de Chine auprès des États-Unis ont renforcé les tensions dans la région.

En se basant sur les modèles 3D des satellites qu’a diffusé la télévision chinoise, ils ne semblent pas emporter de radar ou de système d’imagerie, donc il servent probablement au renseignement électronique, avec peut-être également une fonction de communication. Ce genre de capteurs ont généralement besoin de voir leur cible sous un angle d’incidence d’au moins 5°. En partant sur cette hypothèse, on peut calculer la couverture de Taipei sur une tranche de 24h:

En cyan, les périodes de couverture.

 

On voit que la couverture est quasi-constante, avec l’interruption la plus longue qui dure autour de 30 minutes, et la plupart des interruptions qui durent 10 minutes toutes les demi-heures. La vidéo suivante montre position des satellites et les opportunités de couverture (sous la forme d’un lien violet entre le satellite et le sol):

 

Cependant, si l’on fait l’hypothèse que les satellites embarquent une charge utile d’imagerie, alors les contraintes sur l’angle d’incidence sont plus fortes, ce qui réduit la couverture. En prenant 30° comme angle minimal d’incidence, elle devient alors:

En cyan, les périodes de couverture.

 

Le résultat est beaucoup plus clairsemé, ce qui est somme toute logique car chaque satellite doit être beaucoup plus haut au-dessus de l’horizon pour prendre une image. Cependant, il y a quand même une très forte cadence de revisite avec des opportunités d’imagerie toutes les 30 minutes. Cela permet une couverture quasi permanente, et donnerait à la Chine la capacité de suivre les moyens militaires mobiles de ses adversaires tels que des batteries de missiles ou des navires,.

 

Plans pour l’avenir

Cette cadence de revisite est déjà la plus élevée parmi toutes les constellations connues en Chine ou ailleurs, mais le pays du milieu ne compte pas s’arrêter là, comme l’explique l’académicien Li Deren dans une interview récente:

« La première étape consiste à assurer une couverture locale (locale) de la mer de Chine méridionale à la région nord de la Chine. Cela nécessite environ 20 satellites de télédétection et 1 à 3 satellites de communication en orbite géostationnaire pour atteindre une résolution temporelle de 15 minutes. Des images cibles à haute résolution et une précision de navigation et de positionnement inférieure au mètre sont envoyées aux téléphones mobiles des utilisateurs et à d’autres terminaux intelligents;

La deuxième étape est la couverture régionale de la Chine et des pays voisins le long de la Ceinture et de la Route. Cela nécessite une centaine de satellites de télédétection. Parmi eux, la moitié des satellites de télédétection sont des satellites optiques et l’autre moitié sont des satellites radar pour garantir la diffusion d’images de jour comme de nuit, plus 150 satellites de communication;

La troisième étape est mondiale. Pour réaliser un service mondial, on estime que 200 satellites de télédétection et 300 satellites de communication seront nécessaires. L’indice de service est la résolution temporelle de 5 minutes, c’est-à-dire que la cible d’image requise est trouvée dans les 5 minutes, la résolution et la précision de navigation atteignent 0,5 m, et le temps de traitement et de communication en orbite est inférieur à 1 minute avant d’être livré au téléphone mobile de l’utilisateur. »

Yaogan-30 correspond à la première étape, avec 21 satellites optimisés pour le littoral chinois. Cela étant, elle n’atteint pas une revisite toutes les 15 minutes, donc il se peut que Mr Deren parle d’une autre constellation qui sera lancée dans un futur proche. L’utilisation de satellites géostationnaires comme relais, de façon à minimiser la latence du système, peut par contre être déjà implémentée sur Yaogan-30.

Li Deren explique aussi que les futurs développement réuniront dans un même système les fonctions traditionnellement séparées de communication, d’observation de la Terre et de positionnement, et que les données seront directement envoyées sur les téléphones des utilisateurs finaux pour minimiser la latence ainsi et maximiser leur impact:

«  Les données perçues seront traitées intelligemment pour fournir aux utilisateurs la fonction de PNTRC, P représentant la position, N l’itinéraire de navigation, T le temps, R la télédétection image [Remote sensing en anglais], et C la  communication, c’est-à-dire que ces informations peuvent être envoyées à l’appareil récepteur dans votre main.« 

Ce plan ressemble comme deux gouttes d’eaux aux ambitions américaines de se doter d’une constellation militaire multi-couches pour assurer les communications, l’alerte anti-missile balistique et l’observation de la Terre. Vu l’étendue des investissements chinois dans le domaine, il ne faut pas douter qu’ils arriveront à développer un système équivalent, et que donc nous n’avons pas fini d’entendre parler de grandes constellations de satellites chinois.

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Astronome amateur à mes heures perdues, je suis aussi passionné par le secteur spatial, en particulier l'observation de la Terre. Je tiens un blog sur le sujet: http://satelliteobservation.wordpress.com et également un compte twitter: https://twitter.com/stromgade

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