- L’orbite terrestre moyenne désigne une région spécifique de l’espace située entre l’orbite terrestre basse (LEO) et l’orbite géostationnaire (GEO).
- Les satellites en MEO occupent une plage d’altitude généralement comprise entre 2 000 et 36 000 kilomètres (1 243 à 22 300 miles) au-dessus de la surface de la Terre.
- Les satellites MEO sont surtout connus pour leur rôle important dans les systèmes de navigation mondiaux, l’exemple le plus marquant étant le système de positionnement mondial (GPS).
Un satellite en orbite terrestre moyenne (MEO) orbite autour de la Terre à une altitude supérieure à celle d’un satellite en orbite terrestre basse (LEO) et inférieure à celle d’un satellite en orbite géostationnaire (GEO). L’orbite MEO, parfois aussi appelée orbite circulaire intermédiaire (Ico), offre un large éventail d’options à ceux qui déploient des satellites et établit un équilibre entre les coûts des constellations à plus haute altitude et la couverture des satellites en orbite basse. Les satellites MEO opèrent à des altitudes comprises entre 1 000 miles et 22 000 miles et font le tour de la Terre au moins deux fois par jour.
Certains ont des orbites parfaitement circulaires, tandis que d’autres suivent des trajectoires elliptiques, mais tous suivent la même orbite de façon continue une fois celle-ci établie.
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Définition de l'orbite MEO
L'orbite terrestre moyenne (MEO) désigne la région de l’espace comprise entre l’orbite terrestre basse (LEO) et l’orbite géostationnaire (GEO), se situant généralement entre 2 000 et 36 000 kilomètres (1 243 à 22 300 miles) au-dessus de la surface de la Terre.
Les satellites MEO sont essentiels pour les systèmes de navigation mondiaux, tels que le système de positionnement mondial (GPS). Ces satellites forment une constellation qui assure une couverture mondiale, fournissant des services de positionnement, de navigation et de synchronisation précis. En transmettant des signaux avec des informations de temps exactes, les récepteurs GPS au sol peuvent trianguler leur position, leur vitesse et l’heure avec une grande précision, grâce aux multiples satellites MEO visibles depuis n’importe quel endroit sur Terre.
Il faut moins d’énergie pour maintenir les satellites sur leur trajectoire en MEO en raison de l’attraction gravitationnelle minimale de la Terre et de la traînée atmosphérique réduite.
« Le maintien à poste est plus facile en MEO qu’en LEO et nécessite moins de carburant », note Gregory Henning, chef de projet spécialisé dans les simulations de débris spatiaux à l’Aerospace Corporation.
Outre la consommation réduite de carburant, l’un des principaux avantages de l’orbite MEO est que les satellites ont un point d’observation plus élevé que ceux en LEO, ce qui signifie qu’il faut moins de satellites pour fournir une couverture complète de la Terre. Cela rend l’orbite MEO idéale pour les satellites de navigation. Elle abrite le système de positionnement mondial (GPS) des États-Unis, ainsi que Galileo, GLONASS et BeiDou, les versions européennes, russes et chinoises du GPS.
« Si vous essayiez de réaliser la mission GPS en LEO, le nombre de satellites nécessaires serait énorme », déclare Henning. Par rapport aux milliers de satellites en LEO, l’orbite MEO en compte moins de 200.
« Le compromis est que, plus on s’éloigne de la Terre, plus le faisceau de puissance de transmission doit être fort; par conséquent, plus l’équipement est volumineux et plus le satellite est grand, ce qui rend (généralement) le lancement (de satellites en MEO) plus coûteux par rapport au LEO », note Kerstyn Auman, analyste en connaissance de la situation spatiale (SSA) à l’Aerospace Corporation.
Un autre compromis tout à fait unique à l’orbite MEO concerne les deux zones de particules chargées d’énergie au-dessus de l’équateur, connues sous le nom de ceintures de radiation de Van Allen. Les satellites qui traversent ces ceintures doivent avoir un blindage spécial pour éviter d’endommager leurs systèmes électroniques.
Avec le LEO, l’orbite MEO est la destination cible d’un nouveau programme d’alerte, de poursuite et de défense antimissile en cours de développement au Space Systems Command. Il viendra compléter les satellites SBIRS (Space-Based Infrared) existants en orbite géosynchrone et fournira une couche de résilience supplémentaire aux capacités de détection spatiale du pays.
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Comment les satellites MEO sont-ils apparus ?
Ils ne sont pas un concept nouveau dans le monde des satellites. Le premier satellite de télécommunications, Telstar, lancé en 1962, était un satellite en orbite terrestre moyenne conçu pour faciliter les signaux téléphoniques à haut débit. Après son lancement, il est rapidement apparu que disposer d’un seul satellite MEO dans l’espace était insuffisant, car il ne fournissait des signaux téléphoniques transatlantiques que pendant 20 minutes à chaque orbite d’environ 2,5 heures. Le concept de constellations de satellites composées de plusieurs satellites MEO était né.
Quels sont les avantages des satellites MEO ?
Les satellites MEO établissent un équilibre entre les caractéristiques des satellites LEO et GEO. Les satellites LEO, qui orbitent généralement autour de l'équateur selon un motif circulaire, nécessitent environ deux douzaines d'unités pour assurer une couverture continue.
Les satellites MEO orbitent à des altitudes plus élevées, offrant une plus grande couverture. Avec 24 satellites MEO, quatre peuvent couvrir n'importe quel point de la Terre à tout moment, aidant les fournisseurs de services à éviter les interruptions de communication dues aux conditions météorologiques ou aux obstacles. Les satellites LEO, cependant, ont l'avantage de fournir des images de surveillance plus claires et de nécessiter moins d'énergie pour la transmission de données.
Les satellites GEO opèrent à des altitudes beaucoup plus élevées, offrant une couverture étendue. Ils orbitent autour de la Terre en 24 heures, paraissant fixes par rapport à la Terre, ce qui est idéal pour les relais de communication cohérents. En théorie, trois satellites GEO, espacés de 120 degrés, pourraient offrir une couverture mondiale continue. Cependant, les positions orbitales limitées pour les satellites utilisant la même fréquence radio présentent des risques d'interférences ou de collision.
De plus, placer un satellite en orbite GEO, qui se trouve à 22 300 miles (35 800 km) de hauteur, nécessite une grande fusée et une quantité importante de carburant à bord. Les satellites atteignent généralement cette orbite indirectement en entrant d'abord sur une orbite de transfert géosynchrone, puis en allumant les moteurs à un moment précis pour se hisser à l'altitude désirée.
Les satellites MEO offrent un compromis entre les avantages et les inconvénients des satellites LEO et GEO. Bien que les satellites MEO aient des orbites plus longues que les LEO, ils semblent toujours se déplacer du point de vue d'un observateur terrestre. Une constellation de satellites MEO nécessite moins d'unités que le LEO mais plus que le GEO, équilibrant ainsi les coûts de construction et de déploiement. Leur altitude plus basse par rapport au GEO réduit également la latence.
De plus, les satellites MEO peuvent capter des signaux plus faibles à des altitudes plus basses que les satellites GEO. Leur puissance d'émission et la taille de leurs antennes offrent un juste milieu entre les exigences modestes du LEO et les besoins substantiels du GEO.
Quelles sont les applications des satellites MEO ?
Outre les applications dans l'industrie de la défense, les satellites MEO sont parfaitement adaptés au déploiement à des fins de communication. Ils sont le plus fréquemment utilisés dans le suivi GPS et les communications téléphoniques mobiles, bien que leur déploiement réussi les fasse de plus en plus souvent évoquer comme une solution potentielle pour les besoins croissants du mode de transfert asynchrone (ATM) et d'autres réseaux de communication à large bande.
Les systèmes de navigation restent l'utilisation la plus courante des satellites MEO. Les déploiements actuels incluent le système de positionnement mondial (GPS) et le système russe Glonass. Un système de navigation MEO proposé pour l'Union européenne, appelé Galileo, devrait commencer ses opérations en 2013.