Le voilà fin prêt à s'envoler : BIRD est un ensemble d’équipements de communication radiofréquences, aussi appelé démonstrateur. Développé par le CNES, l'agence spatiale française, et ses partenaires industriels, il vient d’être intégré sur un satellite de démonstration en vue de rejoindre l’espace. La mission qui l’attend ? Prouver la capacité de ses équipements à transmettre les données du satellite avec un débit beaucoup plus important que le débit disponible aujourd’hui. 

Le projet BIRD, c’est aussi le récit d’une innovation spatiale française, portée par le CNES, dont l’envol marquera l’aboutissement d’une décennie de développement. Décryptage avec Marie Vialard, cheffe de projet BIRD.

Dans quel but le démonstrateur BIRD a-t-il été développé ?

Un satellite est composé de deux parties : une plateforme et sa charge utile. La charge utile, comme son nom l’indique, est la partie du satellite qui sera utile à la mission. Elle collecte énormément de données puis les envoie vers la Terre : c’est ce qu’on appelle la télémesure charge utile. 

Et c’est sur ce transfert de données que va intervenir BIRD ! Ce démonstrateur de télémesure charge utile, développé par le CNES, pourrait être placé sur tous les satellites qui ont beaucoup de données à transmettre, de type imageur par exemple. Son but va être d’augmenter le débit entre un satellite et son centre de mission pour transmettre les données de la charge utile de manière plus efficace. Car comme pour Internet, plus le débit de la connexion est important, plus le téléchargement de fichiers volumineux sera rapide. 

Pourquoi augmenter le débit de collecte des données satellite est-il nécessaire aujourd’hui ?

Sur les satellites d’imagerie en particulier, le volume de données à transmettre est conséquent. Et avec les progrès sur les imageurs, ceux-ci enregistrent de plus en plus de détails : ces données sont donc de plus en plus lourdes. 

Or, la transmission des données est soumise à de nombreuses contraintes... Premièrement, pour transmettre ces données, nous sommes limités réglementairement par notre bande de fréquence. De plus, on ne peut transmettre les données depuis les satellites en orbite basse que lorsqu’ils passent au-dessus d’une de nos stations sol. Or, il faut imaginer que les satellites d’imagerie, placés en orbite basse, font le tour de la Terre très rapidement, et qu’on ne peut communiquer que pendant 10 à 15 minutes lorsqu’ils passent au-dessus d’une station. Enfin, les stations sol sont utilisées par de nombreux satellites, donc il faut partager la ressource matérielle avec l’ensemble des satellites qui passent au-dessus d’elles. 

Augmenter le débit à chaque passage du satellite fait donc partie des solutions innovantes pour augmenter le volume de données recueilli et diminuer le nombre de passage en station. 

Concrètement, comment BIRD va-t-il s’y prendre pour augmenter le débit du satellite qu’il accompagne ?

Avec BIRD, et c’est ce qui est innovant, nous allons utiliser simultanément plusieurs leviers :

• une antenne parabolique (donc à fort gain) dotée d’un système de pointage innovant qui lui permettra de pointer très précisément vers les stations au sol ;
• un émetteur très haut débit qui utilise la forme d’onde DVB-S2 (Digital Video Broadcast), un standard de télécom développé pour la diffusion de télévision. Grâce à son utilisation conjointe à l’antenne à fort gain, nous pouvons utiliser des modulations très efficaces (donc avec beaucoup de débit) ;
• et l’utilisation de la technique VCM (Variable Coding Modulation), rendue possible grâce au standard DVB-S2, qui permet l’adaptation du taux de codage et de la modulation du signal à l’élévation du satellite. Ce qui signifie que plus on est près de la station, plus on est en capacité d’augmenter de débit.

C’est la conjugaison de ces outils qui permettra de mieux utiliser les marges disponibles dans les capacités d’émissions du satellite pour, in fine, obtenir un meilleur débit.

BIRD est un démonstrateur. Qu’est-ce que cela signifie ? 

Un démonstrateur, ou modèle de démonstration, sert à valider en vol une technologie innovante avant la production éventuelle d’une série commerciale : les opérateurs n’achètent pas des technologies qui n’ont jamais volé. Pour BIRD, le CNES a répondu à un appel à projet innovation de la Commission européenne, grâce auquel il pourra prochainement rejoindre l’espace.

En quoi le projet BIRD est-il emblématique de l’expertise spatiale française ?

Les équipements utilisés pour BIRD ont été entièrement développés à partir de 2012 dans le cadre d’un projet initialement appelé OTOS (Observation de la Terre Optique Super-résolue), que le CNES a initié et piloté. Le lancement prochain du démonstrateur est l’aboutissement d’un long travail du CNES et de ses partenaires industriels français : Thales Alenia Space France pour l’émetteur et le filtre radiofréquence, Safran (ex-Zodiac) pour le récepteur sol, COMAT pour le système de pointage d’antenne (APS) et EREMS pour le boîtier électronique de pilotage du système de pointage. 

De plus, le CNES a été impliqué dans toutes les étapes de cette aventure. Par exemple, les équipements ont été testés en salle blanche au Centre spatial de Toulouse pour évaluer les performances de radiofréquence, la compatibilité électromagnétique et la validation fonctionnelle de BIRD. Des équipes sont également intervenues pour l’intégration des équipements sur le satellite, notamment le système de pointage d’antenne, et ont effectué les connections et les essais radiofréquence sur le satellite. Et ce ne sont que quelques exemples !