Vue d’ensemble du satellite O3b
La Constellation de satellites O3b, fournit des télécommunications et des liaisons de données à partir de sites éloignés, offrant une liaison Internet à faible latence aux marchés émergents et aux pays en développement grâce à une série de satellites en orbite équatoriale à 8 000 Kilomètres d’altitude.
Des vitesses de données allant jusqu’à 10 Gbps sont supportées par chaque satellite de première génération avec une capacité totale supérieure à 160 Gbps une fois que la constellation opérationnelle initiale aura achevé son déploiement. O3b Networks Ltd. est l’opérateur de cette nouvelle constellation de satellites, nommée d’après « les 3 autres milliards » – en référence à la population mondiale qui n’a pas accès aux services de données à large bande sans aide. Fondée en 2007, la société a reçu le soutien financier de géants de l’industrie comme Google et SES pendant sa mise en place initiale vers les premiers lancements de satellites avant d’être acquise en tant que filiale à part entière de SES en mai 2016.
La constellation de satellites O3b est prévue pour être composée de huit satellites dans sa phase initiale avant que le nombre d’engins spatiaux actifs ne soit doublé à 16. La flotte de satellites tourne autour de la Terre sur une orbite terrestre moyenne circulaire et équatoriale à une altitude de 8 063 kilomètres. O3b fournit une capacité de liaison de type fibre aux opérateurs de télécommunications et une liaison de retour directement aux tours cellulaires 3G et WiMAX.
Les quatre premiers satellites O3B ont été lancés depuis le Centre spatial guyanais par une fusée Soyouz ST-B le 25 juin 2013 et sont entrés dans une phase de mise en service et de vérification du système central avant que les vérifications fonctionnelles de leurs capacités ne commencent dans le cadre d’une campagne de validation en orbite de plusieurs semaines.
En septembre 2013, il est apparu que les transpondeurs installés sur l’engin spatial présentaient une dégradation inattendue de leur fonction de fourniture des signaux de synchronisation nécessaires à la liaison descendante des données en provenance des satellites. Cela a entraîné le report du lancement du deuxième lot de satellites de septembre 2013 à juillet 2014 pour permettre le changement des composants suspects.
Le deuxième ensemble de quatre satellites lancés le 10 juillet 2014, également au sommet d’un Soyouz ST-B et O3b ont commencé à fournir des services opérationnels une fois leur phase de vérification terminée. Un troisième ensemble de satellites de première génération a décollé de la Guyane française le 18 décembre 2014 pour ajouter une capacité supplémentaire à la constellation qui, à ce moment-là, avait commencé à fournir des services à un certain nombre de pays africains et d’États insulaires éloignés, ainsi qu’au gouvernement américain et à des navires de croisière.
Avec 12 satellites en orbite, O3b a basculé trois du premier lot en mode veille en raison de leur caractéristique de signal dégradé pour servir de sauvegardes viables au cas où tout autre satellite souffrirait de difficultés techniques.
En 2016, le chiffre d’affaires annuel devait dépasser 100 millions de dollars et O3b a signé des contrats gouvernementaux supplémentaires avec les États-Unis pour fournir un service 365 jours par an à un utilisateur du ministère de la Défense, consistant en une liaison full duplex de 155 Mbps, un accès par passerelle au sol et un terminal de communication mobile avec une latence aller-retour du signal inférieure à 200 ms.
Le segment spatial de la constellation O3b est conçu et fabriqué par Thales Alenia Space en utilisant la plateforme satellitaire ELiTeBus qui dispose d’un vaste héritage de vol sur des applications en orbite terrestre basse telles que les satellites de communication GlobalStar.
Chaque satellite O3b pèse 700 kilogrammes au lancement avec une masse sèche de l’ELiTeBus d’environ 450 kilogrammes. La plate-forme du satellite est de forme trapézoïdale, constituée de panneaux rigides en aluminium en nid d’abeille. La plate-forme fournit toutes les ressources nécessaires à la charge utile, notamment la stabilité de pointage, la capacité de propulsion, une alimentation électrique stable et des connexions de données. La plate-forme peut accueillir des charges utiles de plus de 300 Kilogrammes qui sont hébergées sur un panneau terrestre de 3,0 par 1,6 mètres.
L’engin spatial comporte deux panneaux solaires déployables à trois segments pour la production d’énergie via des cellules solaires à l’arséniure de gallium, l’avionique est utilisée pour la distribution d’énergie et les batteries Li-Ion pour le stockage d’énergie. Les panneaux solaires sont capables de suivre automatiquement le soleil pour augmenter l’exposition. La puissance en début de vie est de 2 400 watts et la puissance en fin de vie est d’environ 1 700 watts avec une alimentation nominale de la charge utile d’environ 1 000 watts. Un bus d’alimentation principal de 28 volts est utilisé sur le satellite.
La plate-forme du satellite est stabilisée sur trois axes avec une capacité de pointage précis utilisant des données de position fournies par des capteurs terrestres ainsi que des capteurs solaires fins et une unité de mesure inertielle. Une unité GPS fournit des informations sur la position de l’orbite pour permettre le calcul de la géométrie de passage sur les différents terminaux au sol.
La stabilisation et l’actionnement de l’attitude sont réalisés en utilisant une combinaison de roues de réaction et de tiges de couple pour la gestion de l’élan. Globalement, le satellite a une précision de connaissance de pointage de 0,007 degrés. La propulsion pour les manœuvres d’attitude et les ajustements/maintien de l’orbite est assurée par un système monopropulseur à l’hydrazine contenant 141 kg de carburant qui alimente huit propulseurs de 1-Newton qui peuvent être utilisés pour le contrôle d’attitude, les décharges de momentum et les ajustements/maintien de l’orbite.
Le bus ELiTe est équipé d’un ordinateur de bord centré sur un microprocesseur LEON3 largement utilisé dans les applications spatiales. Le système OBC assure la commande et le contrôle de tous les sous-systèmes de la plate-forme du satellite et commande les opérations de la charge utile. Un bus de données 1553B est utilisé à bord du satellite, reliant tous les systèmes à l’ordinateur et assurant également l’interface avec le système de communication de la plate-forme qui fonctionne en bande S.
Chacun des satellites comporte des systèmes redondants pour éviter que des défaillances ponctuelles ne provoquent la perte d’un engin spatial. Les satellites O3b sont construits pour une durée de vie nominale de dix ans.
La charge utile de l’engin spatial est constituée d’un puissant système de communication en bande Ka. Douze ensembles d’antennes en bande Ka entièrement orientables sont montés sur le pont du satellite faisant face à la Terre et fonctionnent à la fréquence de 4,3 GHz. Deux faisceaux de 216 MHz sont destinés aux connexions de la passerelle et 10 faisceaux sont destinés aux terminaux distants. Chaque antenne fournit un débit de données de 1,25 GBit/s – 600 MBit/s pour la liaison montante et descendante résultant en une capacité totale de 12,5 GBit/s par satellite.
Fin 2015, O3b a commandé huit satellites supplémentaires à Thales Alenia Space. Les O3b FM13 à FM20 sont largement similaires à leurs prédécesseurs, mais présentent quelques améliorations de performance tout en maintenant une compatibilité globale pour s’intégrer de manière transparente dans la constellation existante en bande Ka.
Chacune des antennes peut être déplacée à n’importe quel point de la portée du satellite en quelques minutes pour permettre une planification flexible des sessions de communication afin de fournir une couverture comm là où elle est nécessaire quand elle est nécessaire.
La charge utile Ka utilise la technologie des répéteurs pour permettre une allocation directe de la bande passante dans l’empreinte du satellite qui est d’environ 700 Kilomètres de diamètre par faisceau. La configuration flexible du système offre la capacité de transfert de données inter-antennes, ce qui permet de fournir des solutions de trunking simples entre deux ou plusieurs points.
Avec la constellation orbitant en MEO, la latence de transfert de données est considérablement plus faible si l’on compare O3b aux satellites de communication géostationnaires qui présentent des latences de ~500 millisecondes. O3b entend fournir des communications vocales avec une latence unidirectionnelle de 179 millisecondes et une latence de bout en bout de 238 ms pour les services de données. Pour les services maritimes, une vitesse de connectivité de plus de 500 Mbps sera fournie. La couverture optimale est assurée entre 45 degrés de latitude nord et sud, bien que les services puissent être étendus jusqu’à une latitude de 62 degrés.
En 2017, SES a annoncé des plans pour un système de suivi appelé O3b mPower, prévu pour ajouter une série de satellites à haut débit à la constellation à partir de 2021. mPower élargira la constellation à une couverture mondiale, changera de fabricant pour Boeing et exploitera une technologie de pointe pour permettre à la constellation de base de sept satellites de fournir près de 30 000 faisceaux ponctuels de communication. Des détails supplémentaires peuvent être trouvés ici : SES commande à Boeing des satellites surpuissants pour étendre ses services haut débit O3b
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