Galileo : un repère permanent dans l'espace et dans le temps

Connaître sa position exacte dans l'espace et dans le temps ; cela sera possible avec le système de radionavigation par satellite GALILEO, initiative lancée par l'Union européenne et l'Agence spatiale européenne (ESA).

La radionavigation par satellite est une technologie de pointe. Elle résulte de l'émission, à partir de satellites, de signaux indiquant une heure d'une extrême précision. En outre, elle permet au détenteur d'un récepteur de déterminer très précisément sa position à chaque instant grâce au captage de signaux émis par plusieurs satellites. Cette technologie, aux applications infinies, existe aux Etats-Unis avec le système GPS et en Russie avec le système GLONASS. Elle est à ce jour financée et contrôlée par les autorités militaires de ces deux pays. La continuité et la qualité de son utilisation civile dépendent donc de ces dernières qui peuvent, par exemple, stopper ou dégrader le signal à tout moment.

Avec GALILEO, développé par l'ESA avec l'Union Européenne sur la base d'un cofinancement 50-50, c'est un système civil complet qui doit être opérationnel à partir de 2008 et offrira au monde entier, et en particulier aux Européens, un moyen précis, sécurisé et certifié de localisation par satellite.

Le projet GALILEO repose sur une constellation de satellites et de stations terrestres permettant de fournir des informations concernant leur positionnement à des usagers de nombreux secteurs tels que le transport (localisation de véhicules, recherche d'itinéraire, contrôle de la vitesse, systèmes de guidage, etc.), les services sociaux (par exemple aide aux handicapés ou aux personnes âgées), la justice et les douanes (contrôles frontaliers), les travaux publics (systèmes d'information géographique), le sauvetage de personnes en détresse ou les loisirs (orientation en mer et en montagne, etc.).

Les retombées économiques dans les 15 prochaines années sont très importantes, avec un retour sur investissement évalué à 4.6 et la création de plus de 100 000 emplois.

En fait, la question de la navigation et du positionnement par satellite semble être au cœur du débat relatif à l'Europe spatiale. Elle conditionne, pour une part, l'indépendance de celle-ci tout en l'interrogeant sur son intégration institutionnelle et industrielle ; elle teste son degré de volontarisme politique tout en évaluant sa capacité à se penser en terme de puissance et à raisonner en termes économiques ; elle traduit son aptitude à se doter de priorités tout en mesurant sa disposition à faire de la technologie, à l'instar des Etats-Unis, sa nouvelle frontière permanente et toujours recommencée.

Dossier central de la politique spatiale, GALILEO est porteur d'enjeux économiques, industriels et stratégiques majeurs. Il s'inscrit dans la volonté de l'Union Européenne d'obtenir une véritable « indépendance spatiale ». Sa mise en œuvre soulève cependant un certain nombre d'incertitudes quant à la participation des acteurs privés.

I. Des modalités de mise en œuvre encore en discussion

Grâce à GALILEO, développé par l'ESA en coopération avec l'Union européenne, l'Europe possédera son propre système mondial de navigation par satellite, qui offrira des services de localisation très précis et garantis à l'échelle du globe et sera placé sous le contrôle des autorités civiles. Il sera compatible avec le GPS et GLONASS, les deux autres systèmes mondiaux de navigation par satellite. Les utilisateurs pourront déterminer leur position avec un seul récepteur, quelle que soit la combinaison de satellites. Toutefois, en permettant l'utilisation simultanée de deux fréquences, GALILEO offrira une précision de localisation en temps réel de l'ordre d'un mètre, ce qu'aucun autre système public n'autorise, et informera les utilisateurs en quelques secondes de toute défaillance de l'un des satellites. Ces caractéristiques font de GALILEO un système adapté aux applications dans lesquelles la sécurité joue un rôle capital, comme le contrôle du trafic ferroviaire, la régulation de la circulation routière et le suivi des avions en phase d'atterrissage.

Un premier satellite expérimental sera lancé fin 2004 dans le cadre de ce que l'on nomme le banc d'essais du système GALILEO (GSTB). Ce satellite permettra de caractériser les technologies critiques qui sont en cours de développement sous des contrats attribués par l'ESA. De un à quatre satellites seront ensuite lancés entre 2005 et 2006 pour valider 'la constellation GALILEO de base' et le 'segment sol' associé. Une fois cette 'phase de validation en orbite' (OIV) terminée, on lancera les autres satellites pour parvenir au stade dit de 'capacité opérationnelle totale' (FOC) en 2008.

Une fois entièrement déployée, la constellation GALILEO comprendra 30 satellites (27 opérationnels et 3 de réserve), postés sur trois plans d'orbites circulaires moyennes (MEO) de 23616 km d'altitude, inclinées à 56° par rapport à l'équateur. Cela permettra d'assurer une excellente couverture de notre planète, les signaux GALILEO pouvant être fournis jusqu'à une latitude de 75° degrés nord - ce qui correspond à la position du Cap Nord - et même au-delà. Grâce au nombre important de plates formes, à l'optimisation de la constellation et à la présence de trois satellites de réserve actifs, les utilisateurs ne s'apercevront même pas d'une panne éventuelle sur l'un des satellites.

Deux centres de contrôle GALILEO (GCC) seront installés en Europe pour suivre le fonctionnement des satellites et gérer le système de navigation. Les données fournies par un réseau mondial de vingt stations de détection (GSS) seront adressées aux GCC, via un réseau de télécommunications redondant. Les GCC utiliseront les données envoyées par les GSS pour établir les données d'intégrité et pour synchroniser les signaux de temps des horloges des stations sol et des satellites. Les centres de contrôle adresseront leurs données aux satellites par l'entremise de stations dites de 'liaison montante'. Cinq stations de ce type en bande S et 10 stations en bande C seront installées à cet effet autour du globe

GALILEO fournira en outre un service de recherche et de secours à l'échelle de la planète, basé sur le système opérationnel Cospas-Sarsat. Pour remplir cette mission, les satellites seront équipés d'un répéteur, capable de retransmettre les signaux de détresse lancés par des utilisateurs vers un centre de coordination des secours qui se chargera de lancer les opérations de sauvetage. Le système adressera également un signal à l'utilisateur pour lui annoncer que son appel a été détecté et que des secours sont organisés. Cette dernière fonction est une nouveauté. Elle représente une importante amélioration par rapport au système existant qui n'est pas en mesure d'envoyer un signal en retour à l'utilisateur.

II. ESA : sa position et son entreprise commune avec l'UE

1) La position de l'ESA vis-à-vis de GALILEO

Depuis plusieurs années les équipes de l'ESA – l'agence spatiale européenne – travaillent sur les systèmes de navigation par satellite, en particulier sur le développement de technologies critiques telles que les horloges atomiques et les générateurs de signaux.

"GALILEO marque une grande étape pour l'Europe spatiale puisqu'il s'agit pour la première fois d'un projet mené conjointement par l'Agence spatiale européenne et l'Union Européenne" a souligné Antonio Rodotà, Directeur général de l'ESA,

Ainsi GALILEO sera essentiel pour les citoyens en Europe mais également dans le monde entier puisque pour l'instant tout repose sur le GPS mis en place et contrôlé par l'armée américaine. Mais GALILEO, concurrent commercial du GPS, en sera aussi complémentaire, assurant une continuité de service impossible actuellement avec un seul système. C'est donc un grand pas franchi pour les activités spatiales et pour l'Europe, qui profitera aux citoyens de toute la planète.

En fait, les utilisateurs européens des satellites de navigation n'ont d'autre alternative aujourd'hui que de se fonder sur les données fournies par le GPS américain ou le GLONASS russe pour connaître leur position. Or les opérateurs militaires de ces deux systèmes ne garantissent pas la continuité du service. La localisation par satellite est devenue la norme pour la navigation en haute mer, et ce sera bientôt le cas pour les transports terrestres et la circulation aérienne. C'est pourquoi dans quelques années, lorsque la localisation par satellite se sera généralisée, les conséquences d'une coupure de signal seront encore plus graves, mettant en péril non seulement l'efficacité des systèmes de transport, mais également la sécurité des personnes.

Evidemment, le souci de préserver l'indépendance européenne a été la principale raison qui a poussé les responsables à prendre cette importante décision. Toutefois, d'autres facteurs ont également été pris en compte.

Tout d'abord, la compatibilité opérationnelle de GALILEO avec les programmes GPS et GLONASS en feront l'une des pierres angulaires du futur Système mondial de navigation par satellite (GNSS). Le GNSS sera placé sous contrôle civil et permettra de déterminer une position quasiment en tout endroit du monde, même dans des villes où la hauteur des bâtiments interdit le passage des signaux provenant de satellites situés à une faible hauteur par rapport à l'horizon, et cela grâce au doublement du nombre des satellites susceptibles de fournir des signaux de localisation.

En outre, en plaçant ses satellites sur des orbites plus inclinées que le GPS par rapport à l'équateur, GALILEO couvrira mieux les latitudes élevées du globe. Cela concerne notamment l'Europe du Nord, une région mal desservie par le système américain.

2) Coopération entre UE et ESA

Dès le début des années 90, l'Union européenne a compris l'importance de se doter de son propre système mondial de navigation par satellite. La décision de développer un tel système peut se comparer à celles qui ont été prises dans les années 70 à propos des programmes Ariane ou Airbus. La Commission européenne et l'ESA ont ainsi réuni leurs moyens pour créer GALILEO qui s'apprête à passer du stade de la définition à celui du développement complet.

La Commission gère les aspects politiques et les impératifs de haut niveau du programme. Elle a lancé diverses études portant sur son architecture globale, ses retombées économiques ou sur les besoins des utilisateurs.

Les responsabilités de l'ESA, par contre, couvrent la définition, la réalisation et la validation en orbite du segment spatial de Galileo et du segment sol qui lui est associé. Par exemple, l'ESTEC - le centre technique de l'ESA installé aux Pays-Bas - travaille déjà depuis plusieurs années sur les nouvelles technologies critiques nécessaires à la mise en œuvre de la constellation et de ses installations au sol : il s'est notamment attelé à la mise au point des horloges de haute précision qui seront placées à bord des satellites.

Lors du Conseil européen de Barcelone les 15 et 16 mars 2002, les Chefs d'Etat et de gouvernement s'étaient félicités des progrès enregistrés sur GALILEO et avaient invité le Conseil des Transports –réuni à Bruxelles les 25 et 26 mars – à prendre les décisions nécessaires concernant à la fois le financement et le lancement de ce programme. Ce qui fut fait.

C'est la première fois que l'Union Européenne crée une entreprise commune (joint undertaking) : cette dernière, composée de la Commission Européenne et de l'ESA, aura la responsabilité globale de la phase de développement et de validation ainsi que de la préparation de la phase de déploiement et d'opérations.

Au stade actuel du projet, la contribution du secteur privé n'est pas prévue. Celle-ci reste cependant un enjeu important pour la suite du projet.

III. L'apport du secteur privé

La confirmation de GALILEO revêt une importance particulière pour l'industrie européenne qui va ainsi pouvoir développer des technologies avancées non seulement pour la mise en place du réseau satellitaire et de son support terrestre mais aussi pour les nombreuses applications associées.

Ce travail est d'ailleurs déjà engagé depuis plusieurs années à l'ESA grâce à EGNOS (European Global Navigation Overlay Service) qui affine les données GPS actuelles et préfigure les services de GALILEO.

Grâce à Galileo, l'Europe sera en mesure d'exploiter pleinement les débouchés qu'offre la navigation par satellite. Les fabricants de récepteurs et d'équipements GNSS, les fournisseurs de services et les opérateurs verront s'ouvrir de nouveaux marchés.

Débouchés et perspectives commerciales

Le marché auquel s'attaque Galileo va connaître une immense évolution au cours des prochaines années. Le Système mondial de navigation par satellite (GNSS) va permettre l'éclosion de nombreux services et produits à forte valeur ajoutée destinés aux transports routiers, ferroviaires, aériens et maritimes, à la pêche et à l'agriculture, à la prospection pétrolière, à la protection civile, à la construction et aux travaux publics. La possibilité de combiner Galileo avec le GSM ou l'UMTS va révolutionner le secteur des télécommunications et ouvrira un marché à des services très performants, combinant communication et localisation.

Selon une étude récente, le nombre des utilisateurs du GNSS devrait atteindre 1,8 milliard en 2010 et 3,6 milliards en 2020. Galileo permettra à l'industrie européenne de bénéficier directement de cette croissance et d'en faire profiter l'ensemble de l'économie européenne. Les retombées économiques et sociales de Galileo, seront considérables. Elles proviendront notamment des capacités supplémentaires que ce système apportera au GNSS.

Le rapport coût/bénéfice devrait être de l'orde de 4,6. Aucun autre projet d'infrastructures en Europe ne permet d'atteindre ce résultat, qui ne tient compte que des profits générés par les secteurs du transport aérien et maritime.

Le tableau ci-dessous illustre les bénéfices escomptés au cours de la période 2000/2020 :

Les investissements nécessaires au développement de Galileo sont estimés à quelque 3,2 milliards d'€. À partir de 2008, le coût d'exploitation du système - couvrant son fonctionnement, sa maintenance et son réapprovisionnement - sera d'environ 220 millions d'€ par an

Ces chiffres correspondent à une constellation de 30 satellites sur orbite terrestre moyenne et à une diffusion globale, régionale et locale.

En fait, la mise en œuvre de Galileo comprend trois phases :

a) Phase de développement et de validation (2001-2005) :

1. Consolidation des impératifs de la mission ;

2. Développement des satellites et des équipements au sol ;

3. Validation du système en orbite.

b) Phase de déploiement (2006-2007) :

1. Fabrication et lancement des satellites ;

2. Installation complète du segment sol ;

c) Phase d'exploitation commerciale (à partir de 2008)

La phase de conception, de développement et de validation en orbite sera cofinancée par la Commission européenne et l'Agence spatiale européenne. Bien que financé au départ par des ressources publiques, le programme GALILEO est ouvert à la participation du secteur privé (Joint Undertaking), notamment pour sa phase opérationnelle.

En fait, selon les règles de l'ESA, chaque apport en capital de la part d'un pays membre assure aux industries de ce pays un quota de contrats proportionnel au l'apport initial (il s'agit du 'principe du retour industriel géographique').

La complexité de ce programme, et notamment les interactions entre ses différents aspects techniques et programmatiques, requiert une définition très claire des responsabilités de chacune des parties concernées. Les règles à appliquer lors des phases de déploiement et d'exploitation dépendent d'un certain nombre de facteurs qui seront définis parallèlement à la préparation du partenariat public-privé.

Les groupes d'intérêt en jeu : les "producteurs" et les "utilisateurs"

Selon les estimations de la Commission de Bruxelles, le chiffre d'affaires du marché ainsi créé se situerait entre 6 et 9 milliards d'euros par an et entraînerait la création en Europe de 140.000 emplois, la plupart hautement qualifiés. Evidemment, il faudra investir lourdement. Au total, 3,4 milliards d'euros pour assurer le développement du système, pour déployer dans l'espace à 24.000 kilomètres d'altitude une constellation de 30 satellites et pour mettre en place l'infrastructure à terre (stations de contrôle et relais terrestres), qui assurera la gestion du système.

L'Europe n'en est qu'aux prémisses du programme et doit faire vite puisque, pour un démarrage opérationnel en 2008, il faut que les données techniques soient fixées en 2004. Il faut aujourd'hui faire des choix technologiques, définir la plate-forme satellitaire et répartir le travail entre les industriels. La sélection des entreprises aura lieu fin 2003 au plus tard.

D'ores et déjà, un consortium de 'producteurs' s'est créé afin de répondre aux appels d'offre pour l'infrastructure (soit une manne de 1,1 milliards d'euros) : il s'agit de "GALILEO Industries", un ensemble qui regroupe notamment le groupe français Alcatel, le consortium franco- allemand Astrium et la société italienne Alenia.

De même, un autre groupement – nommé 'GALILEO Services'– s'est constitué, pour développer le 'marché aval', c'est-à-dire la fabrication de terminaux et d'applications diverses liées à la radionavigation. Ce deuxième consortium –­ qui réunit huit sociétés européennes d''utilisateurs' (Thalès, Telespazio, Septentrio, Kongsberg-Seatex, Indra, Hispasat, FDG et Eutelsat) [1] – s'est déjà positionné pour saisir toutes les opportunités qui se présenteront dans les années à venir. GALILEO Services souhaite investir dans la recherche et le développement des nouveaux services qui seront proposés sur le marché dès 2008, au moment du lancement. Au total, le marché aval de GALILEO, équipements et services associés, pourrait générer des recettes de 9 milliards d'euros par an.

Au total, le coût du programme GALILEO s'élèverait à 3,4 milliards d'euros. Un investissement que les décideurs européens comptent amortir, grâce notamment au marché de l'automobile. Déjà 2 millions d'Européens ont équipé leur véhicule d'un système de navigation. Et, selon les constructeurs automobiles, le marché n'en serait qu'à ses débuts. "En Europe, il double tous les ans", précise Alain Sarignac, spécialiste des systèmes de navigation chez Renault. En 2005, avec 2 milliards d'euros, la navigation routière devrait représenter le deuxième marché du Vieux Continent pour la navigation par satellite. Une question subsiste : quels arguments feront préférer aux constructeurs automobiles GALILEO au GPS ?

"Il sera beaucoup plus précis", affirme, déjà conquis, Patrick Sicot, spécialiste des nouvelles technologies chez Citroën. "Et puis, nous ne serons plus dépendants de l'armée américaine."

Conclusion

La mise en place du projet GALILEO a pu démontrer l'efficacité des grandes firmes européennes dans le domaine aérospatial. C'est effectivement grâce à leur influence que le projet a pu être adopté par le Conseil Européen, et c'est également sur leurs intérêts que s'est appuyé la Commission pour justifier une partie du projet.

Si la pression des Etats-Unis n'a pas eu les effets escomptés, on peut tout de même constater que la nécessité d'une compatibilité entre les deux systèmes GPS/GALILEO s'est imposée. Les Etats-Unis pourront ainsi collaborer avec la Commission Européenne dans la mise en place du projet.

Même si la première phase du projet a été adoptée, de nombreuses questions restent en suspens. Ainsi, la participation du secteur privé directement au sein du Joint-Undertaking reste encore incertaine. De même, à plus long terme, il s'agira de définir les modalités du lancement de ces satellites, ainsi qu'éventuellement celles de la coopération avec les systèmes russes. La réussite du projet GALILEO devrait ainsi conditionner l'affirmation de l'Union Européenne en tant que réelle puissance internationale, et faciliter la mise en place d'une véritable Politique Européenne de la Sécurité et de la Défense.