Contexte

Depuis 1998, l’Union européenne a décidé de se doter d’un système de positionnement global et indépendant, face au développement croissant des demandes de positionnement par satellite.

Galileo est la seule constellation à fournir cinq types de services différents, tous à titre gratuit, avec toutefois des restrictions d’accès pour le PRS :

• Le positionnement « ouvert » qui permet à tout utilisateur équipé d’une antenne et d’une puce compatible de recevoir des informations de positionnement. C’est le signal destiné au grand public et qui est notamment exploité dans les smartphones et récepteurs de voiture.
• Le positionnement « haute précision » d’environ 20 cm, disponible à l’échelle du globe, obtenu grâce à l’utilisation de plusieurs fréquences.
• Le positionnement « authentifié » permettant de garantir que les signaux utilisés par le récepteur pour le positionnement sont bien ceux émis par les satellites Galileo.
• Le positionnement « PRS » (Public Regulated Services) qui est destiné aux gouvernements partenaires de Galileo au sein de l’Union européenne, pour les services publics critiques. Le service n’est pas ouvert au grand public et dispose d’un cryptage supplémentaire.
• Les signaux de Recherche et Sauvetage (SAR, Search And Rescue) qui contribuent à un système global de localisation des signaux de détresse géré par un organisme international, Cospas-Sarsat.

Déroulé du projet

composantes techniques du programme depuis 2003, l’Europe a assemblé en une décennie les briques nécessaires, et déploie depuis 2011 les premiers satellites du programme Galileo en parallèle d’une importante infrastructure de stations au sol. La constellation active, qui fournit des précisions de positionnement jusque-là inégalées d’un mètre, compte déjà environ 4 milliards d’utilisateurs en 2024 et dispose depuis septembre 2024 du nombre suffisant de satellites pour fournir des services pleinement opérationnels (8 satellites sur les positions nominales + 1 en secours sur chacun des trois plans d’orbite). À terme, Galileo disposera d’une constellation de 30 satellites nominaux et « de secours » en orbite.

Le système Galileo est opéré par EUSPA (Agence de l’Union européenne pour le Programme Spatial) depuis le 1er janvier 2017.
 

Comment ça marche ?

Le système de positionnement Galileo est officiellement entré en service le 15 décembre 2016 sur la base de 18 satellites en orbite. Le principe de fonctionnement est le suivant : chaque satellite en orbite diffuse en continu son identité, sa position et la valeur de son horloge atomique interne. Lorsqu’ils sont reçus sur une puce électronique compatible (au sein d’un smartphone, par exemple) ces informations sont traitées dans un algorithme de trilatération : lorsque l’appareil reçoit les messages d’au moins quatre satellites, la puce calcule une position précise en trois dimensions, ainsi que le temps de référence. Des échanges périodiques entre les satellites avec les stations au sol de Galileo permettent de calibrer leurs horloges atomiques, de confirmer leur position exacte et de rectifier au besoin la prédiction de leur orbite.

Deux premiers satellites GIOVE-A et B (pour Galileo In-Orbit Validation Element) ont été envoyés en orbite en 2005 et 2008 pour valider les technologies nécessaires au futur système. Ils sont désormais inactifs.

En 2011 puis 2012, ce sont quatre satellites IOV (In-Orbit Validation) qui ont été à leur tour mis en orbite. Ces derniers préfiguraient les éléments « finaux » de Galileo : leur système d’horloges atomiques, leur orbite, leur lancement et leur matériel ont permis de valider le fonctionnement de la constellation Galileo opérationnelle. Avec quatre satellites, les équipes ont réussi les premiers tests de positionnement aux Pays-Bas au printemps 2013. Les satellites IOV ont été les premières briques pleinement opérationnelles du système final et le déploiement de la constellation pouvait alors démarrer. D’août 2014 à septembre 2024, ce sont 28 satellites FOC (Final Operational Capabilities) qui ont pris place en orbite à un rythme soutenu.

Organisation

Le programme de constellation Galileo est un programme de l’Union européenne, qui a la responsabilité du budget et de la direction des activités. 

L’Europe a confié la conception, le développement et le déploiement de ce système complexe à l’ESA. Toutes les phases techniques ainsi que la validation en orbite ont été réalisées sous la responsabilité de l’ESA, elle-même financée par l’Union européenne. Enfin, l’EUSPA (European Union Agency for the Space Programme) est l’agence de l’Union européenne qui gère la constellation Galileo opérationnelle, son infrastructure (y compris les aspects liés à la sécurité), la fourniture des services et leur pénétration dans le marché utilisateur. 

Les trois instances ont des rôles différents mais complémentaires au sein du programme qui fait également appel aux agences des pays partenaires. 

L’Union européenne, consacre annuellement un budget important (environ 1 milliards d’euros par an) à ce programme et la France y participe en tant qu’état membre (2024 – 18,5% du budget européen).

Le CNES a apporté une contribution majeure au programme sur le plan scientifique et technologique, notamment par la création des nouveaux signaux de navigation et de traitement des données. 

Enfin, le CNES a participé au développement du lanceur Ariane 5 en version ES, qui a permis d’envoyer à trois reprises 4 satellites Galileo en orbite circulaire MEO (23 222 km).