Economie du satellite: Conception de Satellite, Fabrication de Satellite, Lancement, Assurance, Performance en orbite, Stations de surveillance

Cours jour 2 Economie du satellite: Conception de Satellite, Fabrication de Satellite, Lancement, Assurance, Performance en orbite, Stations de surveillance Acquisition de satellite, Bail, Joint-Ventures, Condo-sat, Pré-achat 1

1- La conception du Satellite La conception et la construction d un satellite est particulièrement un business spécialisé. Les exigences des satellites sont très rigoureuses et les satellites doivent être capable de fonctionner dans des conditions extremes tout t en maintenant t la plus haute fiabilité parce qu ils ne peuvent pas être retirés pour maintenance ou réparation. 2

1- La conception du Satellite Hormis les facteurs généraux entrant dans la conception d un satellite,les circuits requis pour leur fonctionnement tels que les émetteurs et les récepteurs, les satellites contiennent aussi un nombre de systèmes utilisés pour ce que nous appelons maintien de la position.toutes ces fonctions, soit pour assurer le rôle primaire du satellite, ou pour sa fiabilité ou le maintien de sa position, sont toutes importantes et doivent être inclues dans la conception du satellite. 3

2- Lancement du satellite A satelliteun satellite peut être lancé en orbite par soit un véhicule de lancement à plusieurs étages ou par un lanceur réutilisable.des moteurs additionnels (des moteurs de perigée et d apogée ) peuvent aussi être requis. La procedure de lancement d un satellite est principalement basée sur le lancement dans des orbites circulaires équatoriales, et en particulier les GSO, mais généralement des procedures similaires sont utilisées pour d autres orbites. Il ya deux techniques pour le lancement d un satellite dans une orbite d altitude préférée, notamment par: L Ascendance directe Ou par un éllipse de transfert de Hohmann 4

2 - Lancement du satellite La méthode de la montée Directe Dans la méthode de la montée directe, la poussée du véhicule du lancement est utilisée pour placer le satellite dans une trajectoire, le point le plus élevé est au-dessus de l'altitude de l'orbite désirée. La phase initiale de la trajectoire de la montée, la phase de la relance, est alimentée par les plusieurs étapes du véhicule de lancement. Cela est suivi i par une phase côtière le long de la trajectoire balistique, le vaisseau spatial à ce point est constitué à la dernière étape du dispositif de lancement et du satellite. Comme la vitesse exigée pour rester en orbite n'aura pas été atteint eà ce point, le vaisseau spatial chute du plus haut point de la trajectoire balistique. 5

2 - Lancement du satellite La méthode de la montée Directe Quand le satellite et l étage de sortie sont tombés à l'altitude d injection désirée, ayant converti entre-temps un peu de leur énergie potentielle dans énergie cinétique, l'étage de sortie du dispositif de lancement, appelé le moteur de l'expulsion l de l'apogée (AKM), est activé pour fournir l'augmentation de la rapidité nécessaire pour l injection dans l'orbite circulaire désirée. 6

2 - Lancement du satellite La méthode de transfert de l'ellipse de Hohmann La méthode de transfert de l ellipse de Hohmann permet à un satellite d'être placé dans une orbite à l'altitude désirée en utilisant le moins d'énergie. En premier le véhicule du lancement propulse le satellite dans une orbite basse de parking par la méthode de la montée directe. Alors, le satellite est injecté dans une orbite du transfert elliptique, dont l'apogée est à l'altitude de l'orbite circulaire désirée. Finalement, la poussée supplémentaire est appliquée par un AKM (Apogée Kick Motor) pour fournir l'incrément de la rapidité nécessaire pour l'acquisition de l'orbite circulaire requise à l'apogée 7

2 - Lancement du satellite La méthode de transfert de l ellipse de Hohmann Dans la pratique c'est habituel d utiliser la méthode de la montée directe pour injecter un satellite dans un LEO et pour la méthode de transfert de l ellipse de Hohmann devant être utilisée pour les plus hautes orbites. 8

2 - Lancement du satellite Véhicule de lancement Les véhicules de lancement et leur tête imposent la masse et contraintes dimensionnelles des satellites qui peuvent être lancés. Cependant, plusieurs types différents de dispositif de lancement sont disponibles pour usage commercial et le concepteur du satellite s assurera que le satellite respectera les contraintes et les capacités d'un d'eux, ou de préférence de plusieurs. 9

2 - Lancement du satellite Quelques types de Véhicules du Lancement Tous ces véhicules consistent en plusieurs étages, principalement alimentées par du liquide bipropellant, et quelques-uns uns sont aidés par amplificateurs de fusée solides attachés sur le premier étage. La contrainte dimensionnelle sur la charge utile du dispositif de lancement, en consistant en un ou plus de satellites, est déterminé par la taille et forme du nez qui protège la charge utile pendant que le dispositif de lancement est dans l'atmosphère. Plusieurs nez différents sont disponibles pour la plupart p des dispositif de lancement, s accommodant de satellites de tailles et de formes différentes après qu'ils aient été préparés au lancement en repliant de telles structures comme les panneaux solaires et les grandes antennes.. 10

2 - Lancement du satellite Quelques types de Véhicules du Lancement La série Delta de véhicules de lancement a été utilisée amélioré largement et de façon continue pour les charges utiles civiles et militaires depuis 1960. Ils sont parmi le plus fiable des dispositifs de lancement de qualité intermédiaires. Delta II est le plus récent et la version la plus avancée de la série en service, et la trois-étape Delta II 7925 configuration est la plus puissante. 11

2 - Lancement du satellite Quelques types de Véhicules de Lancement Série Delta Le satellite, et son AKM, est attaché au sommet de la fusée du troisième-étage. Pendant le voyage dans l'atmosphère, ils sont protégés par un carénage qui est abandonné à une altitude minimum de 125km. Quand la combustion du troisième-étage iè est terminée, le satellite et l AKM, maintenant dans l'orbite de transfert Hohmann, sont relâchés pour terminer l étape finale du lancement. Delta I1 est haut de 38.2 m et a une masse de 230 tonnes au décollage. Lancé de Cap Canaveral, le Delta II 7925 peut placer 1819 kg dans un GTO a incliné à 28.7", avec hauteurs à périgée é et apogée de 185km et 35786km respectivement 12

2 - Lancement du satellite Quelques types de Véhicules de Lancement Ariane La famille Ariane de véhicules de lancement a été développée par l'agence de l espace européenne (ESA). Les lanceurs Ariane sont commercialement promus, produits et lancés par la compagnie Ariane Espace basée en France. Ariane Espace est la première compagnie commerciale du transport de l'espace dans le monde. La famille Ariane de dispositif de lancement consiste en quatre modèles évolutionnaires dénommés1,2,3 et 4. Ariane 2 et Ariane 3 sont des variantes d'ariane 1, pendant qu'ariane 4 incorpore plusieurs améliorations technologiques majeures, y compris un système de la propulsion amélioré. Ces dispositif de lancement consistent en trois étages et une baie du matériel du véhicule. 13

2 - Lancement du satellite Quelques types de Véhicules du Lancement Ariane 14

3 - Maintien de la Position du satellite Les satellites doivent être gardé dans la position correcte. Bien qu'ils puissent être placés dans exactement l'orbite correcte après qu'ils soient lancés, les variations dans le champ gravitationnel de la Terre et d'autres facteurs peuvent les faire dériver hors de leur position correcte. En conséquence c'est nécessaire de les repositionner périodiquement. 15

3 - Maintien de la Position du satellite De petits propulseurs sont utilisés pour exécuter cette opération. Souvent ils consistent en conteneurs d'un gaz qui quand ils sont relâchés avec un catalyseur donne une propulsion pour ramener le satellite sur sa position. Souvent la vie du service d'un satellite est déterminée par la quantité de combustible pour repositionner le satellite plutôt que la fiabilité de l'électronique. 16

4 - Puissance du satellite La puissance électrique est aussi exigée par le satellite pour sa circuiterie électronique et d'autres systèmes électriques. Bien que les puissances requises pour quelques satellites puissent être relativement t modestes, ce n'est certainement t pas le cas pour les satellites tel que diffusion directe (DBS) ou télévision du satellite qui diffuse des satellites. Bien qu'ils ne transmettent pas les mêmes niveaux de puissance qui est utilisée pour radiodiffusion terrestre, ils consomment encore des montants considérables de puissance. 17

4 - Puissance du satellite La puissance est fournie par les grands panneaux solaires. Certains satellites cylindriques les ont positionné autour de la zone externe sur le cylindre afin que une partie du corps soit toujours exposée à lumière du soleil. D'autres ont des grands panneaux étendus qui sont orientés pour toucher le montant maximum de lumière. Aujourd'hui ces panneaux sont capables de produire les nombreux kilowatts de puissance exigé comme puissance de sortie utilisés dans beaucoup de répéteurs. ét 18

4 - Puissance du satellite Les batteries sont exigées pour les périodes où le satellite est dans l'obscurité. Ceux-ci ont besoin d être chargées par les cellules solaires afin que quand le satellite passe hors de la lumière du soleil il puisse rester encore opérationnel. Cela place naturellement un fardeau supplémentaire sur les cellules solaires parce qu'ils doivent être capable d'alimenter pas seulement le satellite lui-même, mais aussi charger les batteries. Cela peut doubler la puissance qu ils doivent fournir pendant périodes de lumière du soleil. 19

5 - Antennes du satellite Les antennes utilisées sur les satellites est particulièrement importantes. Ils sont les seuls moyens avec lesquels la communication peut avoir lieu avec la terre. Pour les satellites géostationaires des antennes directives sont utilisées généralement. Ceux-ci sont utilisés parce que la puissance consommée sur le satellite doit être minimisée partout où cela est possible. Les antennes directives fournissent un bon gain et permettent un meilleur usage de la puissance transmise disponible. En outre ils permettent aux signaux de la terre d être reçus avec le meilleur rapport signal sur bruit. Vu les longues distances parcourues pour les satellites géostationnaires, il y a des pertes considérables sur le trajet et le gain de l'antenne est utilisé pour améliorer la force du signal reçu. 20

5 - Antennes du satellite La situation est différente pour les satellites en orbite basse ou LEO. Ces satellites ne sont pas dans orbite géostationaire et ils bougent à travers le ciel. En outre ils doivent être être reçus n'importe quand par plusieurs utilisateurs et cela ne leur permet d utiliser d'antennes directrices. En outre la terre sous-tend autour de la moitié de la sphère céleste et en conséquence les utilisateurs peuvent être séparés par les angles qui varient de zéro à presque 180 degrés. Heureusement les satellites sont beaucoup plus proches de la terre et les pertes de la voie d'accès sont très considérablement réduites, et donc réduisent le besoin d antennes à gain élevé. 22

6 - Station terrienne Les stations terriennes aussi ont besoin d'un système d'antennes fonctionnel. Pour la communication avec les satellites dans orbite géostationaire les antennes restent fixes, sauf s'il y a un besoin de changer de satellite. Des réflecteurs paraboliques sont souvent utilisés. Cela peut être vu au nombre d'antennes de la télé du satellite qui sont utilisées. Elles ont la forme de réflecteur parabolique. Ce type d antenne est largement utilisé pour la réception des diffusions satellite. Les antennes vues sur les côtés de maisons sont presque exclusivement des réflecteurs paraboliques. 23

6 - Station terrienne Pour quelques satellites en orbite basse les antennes sont conçues pour être capable de traquer le satellite en l'azimuth et en élevation. Cela est accompli typiquement en traquant automatiquement le satellite pendant qu il bouge à travers le ciel. Cela est réalisé normalement en prenant un signal à la sortie du récepteur. Et en s assurant qu'il est maintenu à son niveau de crête le satellite sera traqué. 24

7 - Performance en orbite du satellite Les tests en orbite du satellite sont effectués pour une variété de raisons. Pour un satellite de communications sa forme basique est de vérifier l'intégrité de la charge utile des communications et de la plateforme de l'antenne au moment du lancement du satellite, et avant la remise aux Opérations. Aussi, les vérifications de la performance de la en orbite sont faits de façon régulière. Réaliser des tests vérifiables et précis demande d avoir des caractéristiques de stations terrienne beaucoup plus grande qu une station terrienne normale. 25

8 - Assurance du satellite L'assurance du satellite est un branche spécialisée d'assurance de l'aviation qui est pratiquée par très peu d'assureurs dans le monde. En 1965 la première assurance du satellite a été placée avec Lloyds de Londres pour couvrir des dégâts physique sur le pré-lancement de «Early Bird" satellite d Intelsat I. En 1968 la couverture a été é aménagée pour pré-lancement et les risques de lancement pour le satellite Intelsat III. Les satellites sont des machines très complexes qui sont fabriquées et ont utilisé par des gouvernements et quelques très grandes compagnies. Le budget pour un projet du satellite typique peut être mesurés en milliards de dollars et peut s exécuter sur 5.10 années y compris l'organisation, fabrication automatisée, essai et lancement. L assurance disponible pour les satellites est divisé en deux sections: la couverture du satellite la couverture du risque au sol 26

8 - Assurance du satellite La couverture du risque du satellite est assurance contre tout dommage au satellite lui-même. Il y a cinq types de couverture de base disponibles dans cette section: Pré-lancement La Couverture de l'assurance du Lancement La couverture en orbite Les engagements des tierces parties (requises par les autorités de régulation La couverture de perte de revenus (pas souvent utilisé) 27

8 Assurance au sol Comme beaucoup de Station terrienne sont exploitées par les grandes entités du gouvernement tel que NASA, la panne du fait de l'assuré est rare. Au cas où la panne a lieu dû aux événements qui sont au delà du contrôle de l'assuré (tel qu'un tremblement de terre), la couverture prévoit le coût de payer des locaux, remplaçant les systèmes informatique, sauvegarde des logiciel et d'autres dispositions nécessaires pour la poursuite des opérations. 28

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