Vue d'artiste de SES-17, un satellite de télécommunications unique au monde. © Thales Alenia Space
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Ariane 5 va lancer SES-17, un satellite unique au monde. Interview décalée

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SES et TAS nous expliquent pourquoi le satellite SES-17, qui sera lancé demain, est unique au monde et ouvre une nouvelle ère dans les télécommunications depuis l'espace. Une interview légèrement décalée qui permet d'avoir une idée assez précise du fonctionnement de ce satellite inédit et pourquoi il marque une rupture technologique. SES-17 pour les nuls... en quelque sorte.

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[EN VIDÉO] Combien de satellites tournent autour de la Terre ?  2.787 satellites sont opérationnels au 31 décembre 2020 selon l'association UCS (Union of Concerned Scientists), dont plus de la moitié lancés par les États-Unis. Les trois quarts des satellites en opération tournent en orbite basse (entre 500 et 2.000 km d'altitude), et sont utilisés pour les systèmes de télécommunication, d'imagerie terrestre ou la météorologie. 

Pour son dernier vol avant le lancement du télescope spatial James-Webb, prévu le 18 décembre, Ariane 5 doit lancer dans la nuit de vendredi à samedi le satellite de télécommunications SES-17 et Syracuse 4A, un satellite français de communications militaires. Ces deux satellites sont construits par Thales Alenia Space. SES-17, nouveau fleuron de la flotte de SES, n'est pas un « satellite de télécommunications de plus ». Il est unique au monde et nous avons voulu savoir pourquoi. Pour cela, nous avons interviewé Ruy Pinto, directeur technique chez SES et Jérôme Fraresso, directeur du projet SES 17 chez Thales Alenia Space. Une interview instructive avec la volonté de vulgariser les réponses pour intéresser tout un chacun.

Changement d'ère dans les télécommunications depuis l'espace

Comme le souligne Thales Alenia Space, qui a construit SES-17, ce « satellite est le plus puissant jamais réalisé pour SES ». Il a été conçu pour offrir aux clients de SES l'expérience d'une connectivité permanente, ultra rapide et flexible, quel que soit l'endroit où ils se trouvent : sur terre, en mer ou dans les airs ! Une performance technologique indéniable. Il sera aussi utile à la réduction de la fracture numérique en Amérique en permettant à quelque 182 millions de personnes qui n'ont pas d'accès à Internet de pouvoir, enfin, se connecter.

Un satellite utile à la réduction de la fracture numérique en Amérique

Ce satellite tout électrique est basé sur la version la plus puissante des plateformes Spacebus NEO. Il est doté d'une charge utile entièrement numérique grâce à son nouveau processeur de 5e génération DTP5G (Digital Transparent Processor) de 200 GHz, sans équivalent à ce jour en orbite. Ce processeur permettra à SES-17 de former un nombre quasi illimité de voies de communication, et de connecter ses quelque 200 faisceaux à n'importe quel autre, et à tout moment, pour offrir un débit de 2 Gb/s par connexion.

Depuis sa position orbitale de 67,1 degrés ouest, SES-17 couvrira tout le continent américain du nord au sud, l'océan Atlantique et les Caraïbes pendant au moins 15 ans.

Futura donne la parole à Ruy Pinto, directeur technique chez SES et Jérôme Fraresso, directeur du projet SES 17 chez Thales Alenia Space.

Futura : Dites-nous pourquoi Futura doit parler de votre satellite ? Après tout, ce n’est qu’un « satellite de télécommunications de plus » ? Quelque chose le rend-il spécial, innovant ?

Jérôme Fraresso : SES-17 est le premier satellite d'une nouvelle génération, très capacitive et flexible, permettant de répondre aux besoins croissants de connectivité dans les transports (avion, bateau), mais également de connecter les zones mal desservies ou de fournir des services gouvernementaux. Il est également le premier à totalement numériser l'intégralité de la mission, qui est également parmi les plus capacitives jamais embarquées de par le monde.

Futura : Dans une interview, le directeur de SES souligne que SES-17 est le « satellite le plus performant que SES nait jamais mis sur le marché ». Pouvez-vous nous expliquer en quoi ce satellite est si performant. Où est le gain de performance par rapport à d’autres satellites de télécommunications quand il s’agit de relayer, transférer des données, voix ou vidéo à la même vitesse et avec une latence plus ou moins similaire ?

Ruy Pinto : Comparer SES-17 aux autres satellites de télécommunications est un peu comme comparer des pommes avec des poires ! Ce satellite est absolument unique en son genre, même par rapport à d'autres satellites en orbite géostationnaire, essentiellement en raison des technologies qu'il embarque et de celles du segment sol que nous avons développées ces dernières années.

Contrairement aux Satcom classiques basés sur des technologies analogiques, SES-17 est doté d'une charge utile entièrement numérique grâce à son nouveau processeur DTP (Digital Transparent Processor) de 200 GHz, sans équivalent à aucun autre actuellement en orbite. Ce processeur permet à SES-17 de former un nombre quasi illimité de voies de communication, et de connecter ses quelque 200 faisceaux à n'importe quel autre à tout moment pour offrir un débit jusqu'à 2 Gb/s par connexion.

De plus, SES-17 peut ajuster le volume de bande passante utilisée en fonction des demandes de connectivité en temps réel des clients, ainsi que la puissance des amplificateurs TWT (Travelling Wave Tube) pour doper le signal dans les régions où la demande est forte. Par exemple, l'une des missions de ce satellite est de servir le marché de l'aviation. SES-17 permettra à notre principal client de référence, Thales InFlyt Experience, d'offrir une connectivité homogène aux passagers et membres d'équipage aux heures de pointe et sur les lignes aériennes les plus fréquentées, y compris si les avions arrivent ou partent tous en même temps des aéroports.

SES-17 sera également le premier satellite en orbite géostationnaire à profiter de l'Adaptive Resource Control (ARC), une solution logicielle inédite dans l'industrie pour l'optimisation et l'attribution automatisée de la capacité. Ce système tire profit de l'entière flexibilité des charges utiles 100 % numériques pour adapter automatiquement et spontanément les ressources spatiales et terrestres aux demandes des clients.

Le DTP de SES-17 disposera d'une liaison dédiée TM/TC (Telemetry qui permet de recevoir les informations du satellite ; Telecommand qui permet de piloter le satellite à distance) mille fois plus rapide que celle d'autres satellites GEO de notre flotte. Combinée à l'ARC, cette liaison permettra de reconfigurer SES-17 en temps réel.

Essai d'émission - réception en chambre anéchoïque du satellite SES-17. © Thales Alenia Space

Futura : Pourquoi SES-17 est doté de sept antennes ? Une seule antenne ne peut pas suffire ? Votre satellite est en orbite géostationnaire. Donc, il fixe la même région du globe en permanence. Une seule antenne, voire deux pour la redondance, ne peut-elle pas suffire pour fournir vos spots ?

Jérôme Fraresso : La couverture des antennes SES-17 est formée d'environ 200 spots au sol. Bien qu'utilisant des très hautes fréquences en bande Ka - réduisant ainsi la taille des cornets rayonnants - l'aménagement d'un si grand nombre de spots à bord nécessite plusieurs antennes. De plus, la conception à plusieurs antennes autorise la réutilisation des fréquences d'une antenne à l'autre, faisant ainsi un usage optimisé du précieux spectre des fréquences. Cela permet enfin d'optimiser les points visés au sol et de bénéficier d'un gain maximal, qui aurait été bien plus faible avec une seule antenne (plusieurs antennes focalisent bien mieux l'énergie rayonnée qu'une seule).

Futura : SES-17 est doté de panneaux solaires longs de 46 mètres et ils sont annoncés par les communiqués de presse comme les plus « puissants jamais fabriqués par Thales Alenia Space ». Qu’entendez-vous par « les plus puissants ». Comment mesurez-vous cette performance ? S’agit-il du rendement des cellules photovoltaïques ? Je me demande pourquoi après plus de 30 ans d’histoire dans les satellites de télécom il n’y a pas eu moyen de réduire leur taille et leur encombrement sans limiter leur performance. Pouvez-vous nous éclairer sur ce sujet ?

Jérôme Fraresso : Les panneaux solaires de SES-17 génèrent 25 kW de puissance. Les cellules photovoltaïques utilisées sont de dernière génération, affichant un rendement très significativement plus élevé que celles utilisées il y a 30 ans. Elles utilisent l'Arséniure de Gallium (et non plus le Silicium comme par le passé), possèdent plusieurs couches de semi-conducteur et leur taille est optimisée pour tirer le maximum de la ressource. C'est ainsi qu'une telle puissance est possible.

Quant à la taille de ces panneaux solaires, il faut savoir que la dimension totale du générateur solaire, c'est tout simplement le nombre de kW généré par cellule que l'on multiplie par le nombre de cellules nécessaires pour obtenir 25 kW.

SES-17 dans l'usine cannoise de Thales Alenia Space. © Thales Alenia Space

Futura : J’ai lu que SES-17 embarque un système de contrôle thermique qui a nécessité 20 ans de développement ! Là, je m’adresse à l’industriel. Vingt ans pour concevoir un tel système ! Je suis songeur. Pouvez-vous expliquer pourquoi il a fallu autant de temps pour mettre au point une climatisation spatiale ?

Jérôme Fraresso : Le système de contrôle thermique actif embarqué sur SES-17 est unique au monde. Sa performance sans égale permet d'évacuer de très grandes concentrations de chaleur générées à bord. Cela permet notamment l'utilisation d'amplificateurs radiofréquence très puissants, en grand nombre, et sans aucune contrainte d'aménagement physique.

Si le principe d'un tel système est effectivement ancien, les technologies nécessaires sont toutes issues des dernières avancées technologiques, relèvent de l'état de l'art actuel, et bénéficient d'une contribution internationale. Le développement industriel est donc récent.

Futura : J’ai également lu que SES-17 fonctionnera dans différentes bandes de fréquence (Ka, Ku), et que sa charge utile sera hautement flexible, avec près de 200 faisceaux étroits de différentes tailles, et sera conçue pour fournir une couverture optimale pour les corridors de données les plus denses. Tout ceci est compliqué pour le grand public. Pouvez-vous nous expliquer tout cela avec des mots et des phrases vulgarisés ?

Jérôme Fraresso : SES-17 est un satellite qui va fournir de la capacité de connexion sur une large couverture au sol.

Cette couverture est un agrégat d'environ 200 spots, chacun étant généré par un cornet rayonnant à bord qui illumine un réflecteur, lequel renvoie le signal vers la Terre. Ces spots sont étroits, ce qui permet de mieux focaliser l'énergie, et donc de réduire la taille de l'antenne utilisateur au sol, ou encore de fournir plus de débit. Dès lors, pour couvrir une large zone composite avec des petits spots, il en faut beaucoup, d'où le grand nombre (environ 200).

Sur un système conventionnel, la capacité est uniformément répartie sur toute la couverture, et est figée à l'origine. Ainsi, une fois en vol, il est fréquent que certaines zones soient en manque de capacité quand d'autres ont finalement besoin de moins que prévu. Ces anciennes architectures et technologies ne sont ni optimisées en conception ni optimisables une fois en vol, au détriment de la rentabilité.

Sur SES-17, la conception même permet non seulement d'assurer au mieux la couverture avec des spots de tailles différentes et en très grand nombre, mais les technologies embarquées permettent une allocation dynamique de la capacité une fois en vol, partout sur la couverture et en temps réel. Ceci est possible par la numérisation totale des signaux, puis par le routage à bord par le processeur de dernière génération.

  • Le matin et le soir, les routes aériennes entre New York et Los Angeles sont très fréquentées. Là encore, SES-17 peut créer un « couloir de capacité » qui épouse ces routes afin de fournir beaucoup de capacité matin et soir, et réaffecter cette capacité ailleurs le reste de la journée.
  • Si une catastrophe endommage les infrastructures télécom au sol (tremblement de terre, par exemple), alors SES-17 peut allouer de la capacité sur la zone concernée le temps des secours et de la reconstruction.
  • La flexibilité accrue de SES-17 permettra d'installer facilement des Gateway (stations sol) locales et de proposer ainsi des solutions économiquement compétitives aux opérateurs télécom d'Amérique latine qui souhaiteraient étendre leurs réseaux sur l'ensemble du continent américain.

C'est cette flexibilité totale, en temps réel à une telle grande échelle qui fait de SES-17 un satellite unique au monde

Futura : Avec SES-17, Thales Alenia Space et SES promettent du Wi-Fi à haut débit à bord des avions. Pouvez-vous nous expliquer comment cela va fonctionner ? J’ai aussi lu que les satellites O3B situés plus bas seront utilisés pour ce service ?

Ruy Pinto : SES-17 a été conçu pour apporter la connectivité en vol aux compagnies aériennes et opérateurs de jets d'affaires desservant certaines des routes parmi les plus fréquentées d'Amérique. En ce qui concerne l'aviation commerciale, SES se réjouit de son partenariat exclusif avec Thales InFlyt Experience, en vertu duquel les compagnies aériennes pourront s'adresser à Thales pour bénéficier de cette capacité unique.

En tant que fournisseur et intégrateur complet de systèmes de divertissement en vol (IFE), de connectivité et de services, Thales InFlyt Experience propose un large éventail de solutions techniques offrant une couverture homogène globale et une expérience à bord sans précédent. FlytLIVE est la solution de connectivité en vol de prochaine génération de Thales pour toute l'Amérique. Actuellement déployée aux États-Unis, elle offre à l'ensemble des passagers de la cabine, une connectivité Internet complète combinant haut débit, capacité accrue et redondance.

Grâce à SES-17, cette solution bénéficiera de près de 200 faisceaux étroits de tailles diverses pour l'attribution flexible de la capacité aux lignes aériennes à forte densité de trafic, ainsi que d'un processeur numérique DTP capable de s'adapter à la position géographique des avions, et de faisceaux larges superposés aux faisceaux étroits pour permettre le multicast et la diffusion la plus efficiente de contenus et de chaînes IPTV. Les faisceaux étroits de SES-17 couvriront tout le continent américain et l'Atlantique Nord, et assureront aux passagers et membres d'équipage une expérience homogène aux heures de pointe et sur les routes aériennes les plus denses, tout en optimisant la bande passante.

Pour être clair, la génération actuelle de satellites de SES en orbite terrestre moyenne (MEO) ne dessert pas le marché de l'aviation. En revanche, dès 2022, sa prochaine génération de satellites MEO - O3b mPOWER - offrira une connectivité que les prestataires de services aériens pourront ensuite conditionner et commercialiser auprès des compagnies aériennes et opérateurs de jets d'affaires.

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