Constellation Galileo
Constellation Galileo © ESA-J. Huart.

Galileo, le GPS européen

Imaginé par l’Union européenne au début des années 2000, Galileo équipe désormais de nombreux objets du quotidien. Ce service mondial de positionnement repose sur 30 satellites. Contrairement au GPS, son homologue américain opéré par les militaires, Galileo fournit des services civils et gouvernementaux. Il offre la meilleure précision à ce jour.

Les 30 satellites Galileo tournent en orbite à plus de 23 000 km de la Terre. Ils sont répartis sur 3 orbites circulaires différentes
Les 30 satellites Galileo tournent en orbite à plus de 23 000 km de la Terre. Ils sont répartis sur 3 orbites circulaires différentes © CNES/ill./CARRIL Pierre, 2022.

Galileo déjà présent dans des milliards de téléphones

Ils sont loin, très loin (à plus de 23 000 km de nous), mais pourtant indispensables… les satellites Galileo ! Galileo, un ensemble de satellites synchronisés, fournit un service mondial de positionnement : en clair, c’est le GPS européen. Au total, 30 satellites Galileo tournent en orbite autour de notre planète :

  • 24 satellites sont utilisés et placés sur des emplacements nominaux, c’est-à-dire conformes aux spécifications de performance
  • 6 sont des satellites de rechange opérationnels placés entre les satellites nominaux

Cela permet d’assurer à chaque utilisateur à travers le monde de capter en permanence les signaux provenant d’au moins 4 satellites, un prérequis indispensable au fonctionnement du système.

Nombre d’entre nous utilisons (peut-être même sans le savoir) le système Galileo pour nous géolocaliser. Des milliards de smartphones compatibles avec Galileo ont déjà été vendus. Transport routier, maritime, fluvial, ferroviaire, aérien, Internet des objets, agriculture de précision, services de secours, synchronisation des réseaux informatiques et bancaires ou encore lancement de satellites : le GPS européen fournit des services pour de nombreuses situations de la vie quotidienne.

Lancement de 4 satellites Galileo par notre fusée Ariane 5 en 2016 au Centre spatial guyanais
Lancement de 4 satellites Galileo par notre fusée Ariane 5 en 2016 au Centre spatial guyanais © CNES/ESA/Arianespace/Optique Vidéo CSG, 2016.

Chiffres clés

23 222 km Positionnement des satellites autour de la Terre
30Nombre de satellites
1 mPrécision de la géolocalisation
2016Année de mise en servicce

Garantir l’indépendance européenne

Galileo n’est pas le seul système mondial de positionnement par satellite (aussi appelé GNSS pour Global Navigation Satellite System) existant. On trouve le système russe GLONASS, le chinois Beidou et bien sûr l’américain GPS, le premier système GNSS opérationnel depuis 1994. Alors pourquoi avoir créé un système européen ? Tout simplement pour fournir à l’Europe un service indépendant et souverain. Imaginez que les États-Unis décident de couper l’accès à leurs satellites GPS en dehors de l’Amérique du Nord… c’est la catastrophe assurée ! D’autant plus qu’avant mai 2000, le système GPS – d’origine militaire – proposait un service public volontairement dégradé et moins précis.

L’Europe a constaté que l’on ne pouvait pas dépendre d’un système de navigation américain, russe ou chinois. Il fallait disposer de notre propre capacité, en s’affranchissant des aléas géopolitiques. Galileo répond donc dès ses débuts à un objectif de souveraineté européenne.

Jean Maréchal, responsable du programme navigation au CNES

Jean Maréchal, responsable du programme navigation au CNES

En tant qu’acteur de premier plan, le CNES a fortement participé aux phases préparatoires ainsi qu’à la définition des signaux radio utilisés au début du programme européen dans les années 2000. La direction du Transport spatial et le CNES de Toulouse ont ensuite été impliqués jusqu’en 2018 dans les opérations de lancement des satellites depuis le Centre spatial guyanais. Désormais, nous participons à l’évaluation des performances de Galileo et nous opérons les moyens Galileo de détection mondiale d’alertes pour la recherche et le sauvetage.

Chronologie

2024/2025 La constellation est achevée et le service utilisé par le grand public est déclaré pleinement opérationnel. La capacité initiale du service PRS (Galileo Public Regulated Service) est prononcée : il offre un service de navigation crypté aux utilisateurs gouvernementaux autorisés.
Novembre 2021La Commission européenne acte l’indépendance de l’Europe en matière de positionnement, navigation et synchronisation spatiale.
Décembre 2016  Les services initiaux de Galileo démarrent avec 15 satellites opérationnels, et le premier smartphone compatible Galileo est mis sur le marché.
Mars 2013 Le premier calcul d’une position géographique démontre la réalité de la solution européenne.
21 octobre 2011  Les deux premiers satellites Galileo sont placés en orbite.
Début des années 2000 L’Union européenne décide de créer un système GNSS européen.
Les satellites Galileo sont lancés par des fusées Soyouz, Ariane 5, Ariane 6 et Falcon 9. Deux ou quatre satellites sont placés simultanément en orbite, comme sur cette photo pour un lancement d'Ariane 5 depuis notre Centre spatial guyanais
Les satellites Galileo sont lancés par des fusées Soyouz, Ariane 5, Ariane 6 et Falcon 9. Deux ou quatre satellites sont placés simultanément en orbite, comme sur cette photo pour un lancement d'Ariane 5 depuis notre Centre spatial guyanais © CNES/ESA/Arianespace/Optique Vidéo CSG/JM Guillon, 2016.

Une myriade d’applications spatiales et scientifiques

Galileo offre plus que l’indépendance à l’Europe. Contrairement aux 3 autres systèmes existants, le parti est pris dès le début de créer des services performants pour les besoins civils et pas seulement militaires. Résultat :

  • Galileo fournit le positionnement civil et gratuit le plus précis, à 1 m près.
  • Le système est interopérable, c’est-à-dire que les utilisateurs peuvent utiliser les signaux GPS et Galileo à l’aide d’un unique récepteur pour se géolocaliser.
  • Galileo fournit des services inédits : positionnement précis à 20 cm pour les usages professionnels, services d’authentification pour éviter le leurrage et envoi de messages vers les balises de détresse Cospas-Sarsat.

Comment fonctionne Galileo ?

Deux informations sont cruciales pour un système de localisation par satellite :

  • La distance entre le satellite et le récepteur (notre téléphone par exemple). Chaque satellite Galileo envoie un signal radio vers la Terre. Il contient une donnée capitale : l’heure à laquelle il a été émis. Sur Terre, nos téléphones captent et décodent ce signal, et en déduisent le temps mis par le signal pour venir du satellite. Comme la vitesse de déplacement du signal est connue (la vitesse de la lumière), ils calculent la distance entre le téléphone et le satellite.
  • La position des satellites. Elle est déterminée par un centre de contrôle sur Terre, qui calcule l’orbite précise de chaque satellite Galileo. Chaque satellite transmet en permanence sa position aux utilisateurs sur Terre.

Le secret pour déterminer la position géographique ? Recevoir simultanément les signaux d’au moins 4 satellites différents et bien répartis dans le ciel. En appliquant quelques équations mathématiques (on appelle cette technique la trilatération), le récepteur calcule sa position géographique précise sur Terre.

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Galileo ne sert pas uniquement à nous orienter en randonnée ou en voiture. Les nombreux atouts du système de géolocalisation européen ont rapidement attisé la curiosité des scientifiques. En premier lieu, les géologues. Les scientifiques du monde entier installent des récepteurs GNSS : comme nos smartphones, ces derniers captent les signaux des satellites GPS et Galileo. Ils peuvent calculer leur position de façon ultra-précise. L’intérêt ? Mesurer la déformation de la croûte terrestre (les premiers km) avec une précision millimétrique. Pas une faille sismique active ou un volcan n’échappe désormais à la surveillance des GNSS. Il ne reste ensuite aux géologues qu’à interpréter ces mouvements : un volcan s’apprête-t-il à entrer en éruption ? Une faille sismique est-elle en mesure de générer des séismes dévastateurs ?

Autre application scientifique : la météo. Les ondes radio envoyées par les satellites Galileo vers la Terre sont légèrement sensibles à la pression, la température et l’humidité des couches de l’atmosphère qu’elles traversent… une aubaine pour les météorologues, qui souhaitent précisément connaitre ces paramètres dans l’atmosphère. Différentes méthodes de mesure ont été développées, certaines pourraient par exemple permettre de mieux anticiper des évènements extrêmes comme les épisodes cévenols.

Haute précision et lutte contre le leurrage

À l’avenir, Galileo fournira un service de haute précision plus efficace sur l’Europe, une authentification des signaux encore plus robuste pour lutter contre les tentatives de leurrage et la transmission de messages d’alerte directement aux populations en cas de crise. Jean Maréchal ajoute : « Les satellites de 2e génération, en cours de développement, seront quant à eux programmables à la demande. Il sera possible de les reconfigurer pour créer de nouveaux services au plus près des besoins de demain ». Galileo n’a pas fini de s’inviter dans nos vies.

Quizz

D’où vient le nom du service de localisation européen ?

A - C’est l’acronyme de Global Accurate Localisation International Large European Observatory

B - Du nom du savant italien Galilée

C - L’inventeur était fan des Gipsy Kings (galileoooo, galilea …)

D - C’est le nom de l’émetteur radio embarqué dans les satellites

B - Galileo doit son nom au savant italien du 17e siècle Galilée, ou Galileo Galilei en italien. Le scientifique observe pour la première fois les satellites de Jupiter grâce à sa lunette astronomique et établit les premiers principes mécaniques justifiant l’héliocentrisme – une théorie plaçant le Soleil au centre de l’Univers – que Copernic avait proposé un siècle auparavant. Il décrit aussi les principes mathématiques du pendule simple qui est utilisé aujourd’hui dans toutes les pendules mécaniques.