Technologie spatiale

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Technologie spatiale

L'entrée du Canada dans l'ère spatiale se fait suite à l'intérêt grandissant, surtout au cours de la Deuxième Guerre mondiale, pour la recherche sur les propriétés de la haute atmosphère terrestre et, en particulier, de l'ionosphère, soit la couche de particules chargées qui réfléchit les signaux radio à ondes courtes.

Satellites
Une entente signée avec la National Aeronautics and Space Administration (NASA) permet le lancement de quatre SATELLITES canadiens, dont le premier, Alouette 1, le 29 septembre 1962, est lancé du Western Test Range, à Vandenburg, en Californie.

Alouette 1 transporte 2 antennes spatiales, fabriquées au Canada, qui mesurent respectivement 23 et 45 m. Ces antennes ne sont déployées que lorsque le satellite est en orbite. Alouette 1 est suivi d'Alouette 2, en 1965, d'ISIS 1 (International Satellites for Ionospheric Studies), en 1969, et d'ISIS 2, en 1971.

Ces satellites sont conçus et construits par le Centre de recherches pour la défense et les télécommunications, à OTTAWA, qui devient en 1969 le Centre de recherches sur les communications (CRC) du ministère des Communications. Les fonctions et la conception des satellites deviennent de plus en plus complexes. Chaque satellite nécessite une participation de plus en plus grande de la part de l'INDUSTRIE AÉROSPATIALE canadienne, alors en pleine évolution.

D'autres organismes canadiens et étrangers contribuent aussi au programme par l'apport de matériel ou d'expérimentations scientifiques. On étudie les résultats des expériences faites par les satellites en conjonction avec les mesures prises sur Terre dans différents pays.

L'orbite d'Alouette 1 et d'ISIS 2 est presque circulaire, environ à 1000 et à 1400 km respectivement de la Terre. Alouette 2 et ISIS 1 sont mis en orbite elliptique, dont le périgée est de 500 km et l'apogée de 3000 et de 3500 km respectivement. Les satellites des séries Alouette et ISIS ont fonctionné beaucoup plus longtemps que ce qui était prévu lors de leur conception.

Télésat Canada
Le Canada décide ensuite d'adapter les technologies spatiales aux besoins qu'imposent une population dispersée dans tout le pays, un terrain diversifié et des conditions climatiques difficiles (voir CLIMAT). En 1964, le Canada se joint à plusieurs autres nations pour établir une organisation internationale, Intelsat, qui sert à l'échange des TÉLÉCOMMUNICATIONS commerciales et internationales.

Après le livre blanc de 1968 portant sur la possibilité d'établir un système de COMMUNICATIONS PAR SATELLITE, Télésat Canada est créé par une loi en 1969. La corporation est d'abord la propriété conjointe du gouvernement fédéral et des sociétés canadiennes d'exploitation de télécommunications. Par la suite, le gouvernement canadien se retire et vend ses actions en 1992.

Série Anik A
Le premier de trois satellites Anik A de Télésat est lancé en 1972, faisant du Canada le premier pays à avoir son propre satellite de télécommunications géostationnaire commercial, à 35 790 km au-dessus de l'équateur. Les satellites sont stabilisés sur leur orbite par la technique dite de stabilisation gyroscopique, pour laquelle les antennes de communications et les plates-formes associées sont déployées de manière à toujours pointer vers la Terre.

Cette série est construite principalement par un entrepreneur américain, mais demande une participation importante de l'industrie canadienne. Ces satellites fonctionnent dans la bande 6/4 GHz (transmission à la fréquence de 4 GHz [milliards de hertz] et réception à 6 GHz) et sont situés par 104°, 109° et 114° de longitude ouest.

Hermes
En 1971, le Canada signe un accord avec la NASA pour la conception et le lancement d'un satellite technologique de télécommunication (STT) expérimental. Le STT, connu sous le nom d'Hermes au Canada, est lancé le 17 janvier 1976.

Les objectifs d'Hermes sont de concevoir et de tester en vol un amplificateur à tube à ondes progressives de grande puissance et de haut rendement comme ceux utilisés dans les RADARS ou dans les transmetteurs de télécommunications fonctionnant à 12 GHz. Il vise aussi à développer et à tester un système de stabilisation à 3 axes qui doit garder les antennes pointées dans la bonne direction et à tenter des expériences de télécommunications sur une bande de fréquences nouvellement allouée (de 12 à 14 GHz), à l'aide de petites stations terriennes transportables.

Le satellite est conçu au CRC par une équipe conjointe de scientifiques et d'ingénieurs du gouvernement et de l'industrie. L'utilisation du satellite permet de chercher des approches innovatrices pour la création de nouveaux services de télécommunications et d'étendre les services existants aux régions éloignées et rurales.

Hermes est le premier satellite capable de diffuser des émissions de radio et de télévision directement à des récepteurs domestiques. De plus, il est équipé d'antennes à faisceaux étroits qui peuvent être dirigées vers n'importe quel point de la Terre visible à partir du satellite. Hermes a été conçu pour fonctionner deux ans, mais est resté en activité pendant près de quatre ans.

Simulateur d'environnement spatial
Afin de tester les différents sous-systèmes des satellites dans un simulateur d'environnement spatial, le gouvernement fédéral crée des installations d'assemblage, d'intégration et d'essai de satellites au laboratoire David Florida du CRC, qui fait maintenant partie de l'Agence spatiale canadienne. Ces installations sont par la suite agrandies pour permettre de tester entièrement des engins spatiaux de la classe des navettes à l'intérieur d'un simulateur d'environnement simulant les conditions thermiques, le vide, les vibrations et l'environnement électromagnétique de l'espace. Ils conçoivent aussi des techniques pour simuler et analyser par ordinateur les mouvements des engins spatiaux.

Anik B
À la suite du succès obtenu par le programme Hermes et selon l'accord signé entre Télésat Canada et le gouvernement fédéral, le satellite suivant construit pour Télésat Canada, Anik B, est équipé de 4 transpondeurs expérimentaux de 14/12 GHz en plus des transpondeurs de 6/4 GHz que possédait déjà la génération précédente de satellites Anik A.

Un transpondeur est un appareil électronique qui reçoit un signal et le retransmet à une fréquence différente. Quand Anik B est lancé vers la fin de 1978, il devient le premier satellite au monde à fonctionner simultanément sur les deux paires de bandes de fréquences. Anik B a en quelque sorte plus de pouvoir qu'Anik A, et il est stabilisé par trois axes afin de garder une orientation fixe et minutieusement contrôlée dans l'espace.

Série Anik D
Par la suite, la série Anik D remplace les satellites Anik A, qui tombent en panne, et les Anik B, qui vieillissent. Anik D-1, lancé en août 1982, est le premier satellite commercial construit par un entrepreneur canadien important, Spar Aérospatiale Limitée. Le lancement d'Anik D-2 a lieu en novembre 1984.

Série Anik C
Le premier des satellites Anik C, qui fonctionne sur les bandes de fréquence plus élevées, à 14/12 GHz, est le premier de deux satellites qui inaugurent la mise en opération de la navette spatiale américaine en novembre 1982. Les autres satellites de la série Anik C sont lancés en juin 1983 et en avril 1985.

Série Anik E
En 1987, Télésat Canada accorde un important contrat à Spar Aérospatiale pour la construction de deux satellites Anik E. Les satellites, déployés en 1991, contiennent un certain nombre de transpondeurs fonctionnant sur les deux bandes de fréquence et remplacent à la fois les satellites Anik C et Anik D.

Recherche et sauvetage

Le Canada est aussi un pionnier dans le domaine de l'application des techniques spatiales à la recherche et aux sauvetages. Tous les avions du Canada sont équipés d'une balise de détresse qui s'active manuellement ou automatiquement en cas d'impact.

Programme du satellite de recherche et de sauvetage (SARSAT)
On élabore un concept consistant à utiliser les satellites ayant une orbite basse très inclinée vers l'équateur pour détecter des avions et des bateaux en détresse. Pour démontrer l'utilité de ce concept, le Canada se joint à la France, aux États-Unis et à plusieurs autres pays pour mettre en oeuvre le programme SARSAT.

Le Canada fournit les transpondeurs des satellites, qui fonctionnent à des fréquences de 121,5, de 243 et de 406 MHz, et conçoit la station terrienne pour la réception des signaux transmis par le satellite. La France fournit le processeur de signaux du satellite tandis que les États-Unis offrent l'antenne de l'engin spatial et testent, intègrent et lancent le matériel spatial du SARSAT à bord de la série NOAA de satellites météorologiques. Le premier lancement d'un engin spatial équipé du système SARSAT a lieu en mars 1983. Depuis, il y en a eu plusieurs autres.

Réseau COSPAS-SARSAT
Pour couvrir fréquemment toute la surface de la Terre, un accord est conclu avec l'ex-Union soviétique pour le lancement d'un système compatible, nommé COSPAS. Le premier satellite équipé d'un système COSPAS est lancé en juin 1982.

En 1984, un protocole d'entente est signé entre le Canada, la France, les États-Unis et l'ex-Union soviétique, qui fait de COSPAS et de SARSAT des systèmes de satellites de sauvetages et de recherches opérationnels par intérim. Quatre ans plus tard, ces pays signent l'accord international du programme COSPAS-SARSAT, qui doit être en vigueur pendant 15 ans.

Au milieu de l'année 1994, le système combiné COSPAS-SARSAT a déjà été utilisé au cours de plus de 1500 recherches et sauvetages et a permis de sauver plus de 4500 personnes partout dans le monde.

Télédétection

Le Canada s'implique aussi dans l'application de la technologie des satellites à la TÉLÉDÉTECTION de la surface de la Terre. On utilise des stations d'acquisition de données pour recevoir les signaux provenant des divers satellites américains et étrangers et pour traiter sur la Terre les données recueillies par les capteurs.

Satellite européen de télédétection
L'industrie canadienne fournit une partie du radar et des systèmes de traitement des données au sol du satellite européen de télédétection de l'Agence spatiale européenne, lancé en 1991. Le satellite fourni de l'information sur les conditions océaniques et la glace.

RADARSAT
Au Canada, le travail exécuté par le Centre canadien de télédétection, particulièrement dans le domaine des instruments aériens, avec le soutien des gouvernements fédéral et provinciaux, de l'industrie canadienne et des partenaires étrangers, mène au développement d'un satellite de télédétection, le RADARSAT. Le RADARSAT, lancé à la fin de 1995, est muni d'un radar à système d'ouverture qui fournit de l'information météorologique, peu importe les conditions, sur la calotte glaciaire de l'Arctique canadien, les océans, l'EAU et les RESSOURCES terrestres. Il sert aussi à la surveillance côtière.

Satellite mobile (MSAT)
À la suite d'études antérieures effectuées au CRC, le Canada lance à la fin de 1995 un énorme engin spatial capable de transmettre les communications vocales et les données à de petits terminaux mobiles situés sur Terre ou à bord de bateaux ou d'avions. Le satellite utilise des technologies de transmissions de données et de la voix à bande passante étroite.

Le satellite, appelé MSAT, fonctionne dans la bande ultra-haute de 1,6/1,5 GHz. Le satellite est construit par TMI Communications, qui l'opère depuis de manière commerciale. Une compagnie américaine a lancé un satellite semblable pour couvrir les États-Unis. Chaque satellite peut remplacer l'autre en cas de besoin.

Programme Olympus
Grâce aux capacités acquises au cours des 20 années d'expériences spatiales, l'industrie canadienne participe au programme Olympus, auparavant appelé L-SAT, de l'Agence spatiale européenne. Son but est la conception d'une grande plate-forme spatiale qui pourra accomplir des tâches variées, par exemple la diffusion directe d'émissions de télévision.

Le Canada fournit le sous-système de panneaux solaires extensibles, un composant essentiel, et certains éléments de la charge utile. De plus, il joue un rôle important dans la partie finale de l'intégration et de la vérification de l'engin spatial. Spar Aérospatiale fournit aussi au Brésil un système de satellite de télécommunications, du même type que les satellites Anik D. Les deux satellites, nommés Brazilsat, sont lancés en 1985 et en 1986, respectivement.

Science spatiale

Les activités liées à la science spatiale, autrefois coordonnées par le Centre canadien des sciences de l'espace du CNR, sont maintenant sous la responsabilité de l'Agence spatiale canadienne. Le Canada, en collaboration avec la Suède, fournit un système d'imagerie dans l'ultraviolet permettant d'observer les AURORES BORÉALES. Le système équipe le satellite suédois Viking, lancé en 1986, et le satellite Freja, lancé en 1992. Ce dernier transporte aussi un instrument construit par les Canadiens, l'analyseur de plasma froid. Le satellite suédois Olin, lancé en 1997, transporte un spectrographe imageant, nommé OSIRIS, construit au Canada. En 1989, un instrument canadien, le spectromètre de masse à ions suprathermiques (SMS), est transporté à bord du satellite japonais EXOS-D ou Akebono.

Récemment, le Canada a fourni un interféromètre d'imagerie des vents, WINDII, qui connaît un grand succès et qui s'est envolé avec le satellite de recherches sur la haute atmosphère de la NASA, UARS, en 1991. Le WINDII mesure la vitesse du VENT et la température atmosphérique afin d'aider, entre autres, à surveiller la couche d'ozone stratosphérique. Plusieurs charges utiles scientifiques canadiennes sont transportées à bord des navettes spatiales américaines et le système canadien d'imagerie par rayons ultraviolets pour l'observation des aurores polaires est du voyage du satellite russe Interball.

Programmes spatiaux habités

Bras spatial canadien (Canadarm)
En 1975, le Canada signe une entente avec les États-Unis pour participer au système de transport spatial par l'apport d'un télémanipulateur unique, nommé CANADARM, qui doit être installé sur la navette spatiale pour déplacer les charges hors de la soute. Ce travail est accompli par une équipe de l'industrie canadienne dirigée par Spar Aérospatiale en vertu d'un contrat avec le CONSEIL NATIONAL DE RECHERCHES DU CANADA (CNRC).

On conçoit un simulateur général, nommé SIMFAC, basé sur des techniques de simulation numérique. Il sert à vérifier la capacité d'opération en état d'apesanteur et à apprendre aux ASTRONAUTES à utiliser le Canadarm dans l'espace. Le Canadarm, qui ne peut même pas supporter son propre poids sur Terre, peut manipuler des charges de près de 30 000 kg dans l'espace, les déplaçant à une vitesse de 6 cm/s et atteignant une précision de 5 cm.

Le Canadarm est déclaré opérationnel en novembre 1982, après avoir été lancé avec les deuxième, troisième et quatrième navettes et avoir servi lors d'exercices de manoeuvres. La NASA se procure trois systèmes supplémentaires directement de SPAR Aérospatial. Ils ont tous les trois été utilisés avec succès lors de vols ultérieurs de la navette.

Système d'entretien mobile
Le Canada participe au programme américain de station spatiale par l'apport du système d'entretien mobile (SEM). La contribution du Canada inclut le télémanipulateur de la station spatiale (TSS), la base de l'unité mobile d'entretien télécommandée (UMET) ainsi que la conception du manipulateur agile spécialisé (MAS), qui aide à assembler et à entretenir la station spatiale.

Programme canadien de station spatiale
Dans le cadre du programme canadien de station spatiale, le gouvernement finance un certain nombre de projets canadiens de développement de technologies stratégiques en automatisation et en robotique et d'exploitation de la microgravité dans la station spatiale, particulièrement dans les domaines de la science de matériaux et de la biotechnologie. Les divers éléments canadiens de la station spatiale doivent être lancés vers 1999.

Agence spatiale canadienne
Dans le discours du Trône du 1^er octobre 1986, le gouvernement canadien annonce son intention de créer l'Agence spatiale canadienne afin d'incorporer et de coordonner les nombreuses activités spatiales qui étaient autrefois la responsabilité des différents ministères et agences du gouvernement fédéral. La Loi sur l'Agence spatiale canadienne est votée à la Chambre des communes le 15 décembre 1989 et officialisée un an plus tard. L'objectif de l'agence est de promouvoir le développement et l'utilisation pacifique de l'espace et de s'assurer que la science et la technologie ont des retombées économiques et sociales bénéfiques sur les Canadiens.

Profil de l'industrie
En 1994, on estimait que l'industrie spatiale canadienne employait plus de 3000 personnes et qu'elle générait des ventes avoisinant les 700 millions de dollars, sans compter les revenus provenant des services comme les télécommunications.

Les exportations du Canada en matière de technologie spatiale représentent plus de 45 p. 100 du total des ventes. Plus de 80 entreprises canadiennes sont impliquées dans l'industrie spatiale, dont la plupart sont la propriété ou sont sous le contrôle de Canadiens. Sept d'entre elles, dont la plus importante est SPAR Aérospatial, se partagent plus de 90 p. 100 des ventes de l'industrie aérospatiale.

Voir CHAPMAN, John Herbert.