Moins connu que le GPS américain, Galileo, le système européen de navigation par satellite, délivre des services opérationnels depuis 2016 et aujourd’hui massivement utilisés par les smartphones, les véhicules, les drones et toutes les applications grand public. Ce n’est pas un hasard. Alors que la constellation de satellites était encore incomplète, la performance du système européen s’est très rapidement révélée excellente, offrant un mètre de précision, deux fois mieux que GPS. Pour tirer profit de cette nouvelle performance, les puces de navigation ont très naturellement évolué en l’espace de quelques années, pour intégrer les nouveaux signaux Galileo, améliorant ainsi la disponibilité et la précision de la position pour l’utilisateur.
27 satellites à plus de 20 000 km d’altitude
Galileo, c’est bien sûr une constellation de satellites. Elle est organisée sur trois plans orbitaux à 23 200 km d’altitude, chacun des plans contenant 8 satellites nominaux et un ou plusieurs satellites redondants. Ces satellites redondants sont actifs et prêts à être déplacés sur l’orbite pour remplacer un satellite qui tomberait en panne. Au total, la constellation contient donc 24 satellites nominaux et au moins 3 satellites redondants. Et nous y sommes presque ! Après le 13e lancement qui aura lieu en septembre 2024, le défi aura été relevé et la constellation atteindra 27 satellites.
Aussi performants soient-ils, les satellites Galileo ne peuvent cependant pas fournir seuls les services. Ils ont besoin des données de navigation calculées et transmises par le segment sol qui joue un rôle déterminant. Le segment sol est composé de stations d’émission et de réception déployées sur quinze sites européens tout autour du globe, en particulier sur les territoires d’outre-mer français et néerlandais, et de différents centres dans plusieurs pays européens.
Les traitements réalisés au sol consistent principalement à déterminer en temps réel les orbites précises des satellites à 20 cm près, à resynchroniser entre elles les horloges atomiques de chacun des satellites à la nanoseconde (milliardième de seconde) puis à transmettre ces précieuses données aux satellites pour qu’ils les rediffusent aux utilisateurs dans les signaux de navigation.
Une précision inégalée
Il faut rappeler que les quatre constellations de navigation, Galileo, GPS (Global Positioning System, le système américain), Beidou (système chinois) et Glonass (système russe) sont interopérables : leurs signaux sont assemblés dans la puce de navigation pour produire une seule position. Rappelons aussi que ce calcul est réalisé localement et de façon autonome par la puce sans échanger d’informations avec le satellite. Les signaux sont en effet simplement diffusés par les satellites vers leurs milliards d’utilisateurs, tout comme un émetteur de radio FM transmet des signaux sans connaître les auditeurs qui l’écoutent.
Si Galileo est si précis, c’est parce que les ingénieurs européens qui l’ont conçu au début des années 2000 ont su observer et analyser le fonctionnement du GPS de l’époque. Cependant, faire la course à la précision avec le GPS n’est pas la raison d’être fondamentale du système européen. Galileo, infrastructure spatiale majeure, a d’abord été voulu il y a 20 ans par les États membres de l’Union européenne pour répondre à leurs exigences de souveraineté. Il s’agissait de satisfaire tout à la fois les besoins quotidiens de 450 millions de citoyens et de plus de 20 millions d’entreprises, et de fournir aux gouvernements et à leurs forces armées des services protégés et robustes, en toute indépendance du système militaire américain GPS et des systèmes chinois et russe.
Un système de navigation aux nombreux services
Galileo est un système civil qui a été pensé depuis sa genèse pour fournir gratuitement les meilleurs services aux citoyens. Le premier d’entre eux, le service de positionnement, délivre donc mondialement des performances de très bonne qualité. En complément, Galileo transmet aussi depuis janvier 2023 un service de positionnement très précis destiné aux professionnels, le High Accuracy Service. Ce service permet d’obtenir une précision de 20 cm utilisée par exemple dans l’agriculture ou le BTP.
Galileo fournit également deux services d’authentification pour lutter contre le leurrage, c’est-à-dire la transmission de faux signaux satellite pour tromper l’utilisateur sur sa position. Le premier, OSNMA (Open Service Navigation Message Authentication), destiné aux applications grand public, est actuellement diffusé en test, et le Signal Authentication Service, second service encore plus robuste, permettra à partir de 2026 des usages professionnels très exigeants. Cette capacité à authentifier les satellites protège l’utilisateur contre les menaces malveillantes. Elle permet également de lutter contre les fraudes, lorsque la position est indispensable pour contrôler une activité comme la pêche ou le transport. La première utilisation réglementaire de l’authentification Galileo consistera à confirmer les positions calculées dans les tachygraphes, les enregistreurs de la position et de la vitesse des poids lourds.
Protection, assistance et alertes
La protection et l’assistance aux personnes sont aussi des services ayant une place particulière. Chaque satellite embarque en effet un équipement spécifique qui relaye les signaux émis par les balises de détresse lorsqu’elles sont activées en cas d’accident aérien, de naufrage ou d’accident de personne dans des zones isolées. Cette capacité de retransmission mondiale et instantanée des signaux de détresse par la constellation Galileo a révolutionné la vitesse de calcul de la position des balises, permettant une localisation quasi instantanée des détresses, alors qu’il fallait attendre autrefois plusieurs heures pour les localiser. Galileo est aussi capable de confirmer aux balises que le message de détresse a bien été reçu. Cette voie retour vers les balises permettra bientôt aux équipes de sauvetage d’échanger avec les personnes à secourir afin d’optimiser l’organisation des opérations.
Pour compléter la panoplie des services rendus aux citoyens, il faut enfin citer une autre innovation, l’alerte d’urgence aux populations, qui sera accessible aux autorités de la sécurité civile des États membres de l’UE. À leur demande, Galileo pourra transmettre dans son signal de navigation, directement vers les smartphones et vers les panneaux d’affichage publics, des messages d’alertes. Ciblés sur les zones en situation d’urgence comme les feux de forêt, les inondations ou les accidents industriels, ces messages contiendront des informations et des recommandations pour les populations concernées. Le service aura l’avantage déterminant de pouvoir fonctionner partout et en l’absence de réseau téléphonique. Actuellement en démonstration sur la constellation, ce service devrait devenir opérationnel fin 2025.
Vers une deuxième génération de satellites
Cette longue liste de services pourrait étonner par sa diversité, mais l’histoire ne fait que commencer. À quoi ressembleront les nouveaux services de Galileo en 2050 ? Difficile à prédire, et pourtant, il est déjà nécessaire de construire les satellites de 2e génération qui prendront bientôt la relève des premiers satellites lancés il y a déjà treize ans. Douze satellites sont ainsi en construction. Ils seront de plus flexibles. Lorsque les premiers d’entre eux seront en orbite en 2027, ils seront d’abord programmés pour transmettre les signaux actuels afin de garantir la continuité du service. Et puis, dans 7 à 10 ans, une fois déployés en nombre suffisant, ils transmettront aussi de nouveaux signaux innovants pour répondre aux futurs besoins de l’Europe.
Rendu possible par la détermination des États membres de l’UE qui ont voulu ensemble se doter de ce moyen souverain, Galileo est désormais disponible dans presque toutes les poches et dans tous les véhicules récents d’Europe et du monde. Galileo est là, et pour longtemps !
Cet article a été co-écrit par Jean Maréchal et Damien Bellier, coordinateur interministériel délégué pour Galileo.