Un récepteur logiciel peu coûteux, flexible et sûr, compatible avec le système Galileo, pour soutenir les missions spatiales
Dans l’espace, les récepteurs GNSS permettent la navigation par satellite, un chronométrage précis, ainsi qu’une caractérisation précise de l’orbite et de l’attitude. Le projet ENSPACE, financé par l’UE, a fait un pas de géant dans le développement d’une solution logicielle GNSS compatible avec Galileo et destinée en particulier au secteur du marché des petits satellites, qui connaît l’une des croissances les plus rapides de l’ère du «nouvel espace». Les récepteurs GNSS logiciels apportent un nouveau concept pour l’espace. Il s’agit d’une activité que le coordinateur du projet Qascom a lancée avec la NASA en 2016. L’expérience était basée sur l’utilisation d’une plateforme radio logicielle de la NASA baptisée SCaN, fixée à l’extérieur de la Station spatiale internationale (ISS). Pour la première fois, le banc d’essai SCaN a fourni un laboratoire en orbite sur la station spatiale pour le développement d’une technologie radio définie par logiciel destinée à améliorer les expériences de navigation et de communication. «Au sein d’ENSPACE, nous avons fait évoluer ce concept et investi dans une nouvelle solution logicielle GNSS qui a été installée dans du matériel commercial et qui est également compatible avec d’autres composants de systèmes sur puce», remarque Samuele Fantinato, responsable de l’unité de navigation avancée chez Qascom. «Notre objectif est de fournir un produit de référence pour la navigation, le positionnement et la synchronisation pour les missions spatiales qui nécessitent une solution logicielle peu coûteuse, sécurisée et flexible», ajoute Samuele Fantinato. Comparée aux circuits intégrés, la version logicielle offre une grande flexibilité de conception, une adaptation rapide aux besoins de l’espace et la possibilité de personnaliser les applications GNSS en fonction des exigences de la mission.
Les principales préoccupations dans l’espace
Dans l’espace, les récepteurs GNSS doivent fonctionner dans des environnements très différents de ceux des récepteurs terrestres. «Il est assez facile de déterminer avec précision la position dans l’espace d’un satellite qui vole en orbite terrestre basse. À haute altitude, comme c’est le cas sur les orbites géostationnaires ou lors de missions interplanétaires, la variabilité du signal devient importante. L’ajout de nouvelles constellations pourrait accroître la précision sur ces orbites», explique Samuele Fantinato. Les membres du projet ont proposé de nouvelles techniques d’amélioration de la navigation, du positionnement et de la sécurité dans l’espace. Les particules chargées et les rayons gamma constituent une autre source de préoccupation pour les récepteurs GNSS. La solution logicielle ENSPACE du GNSS intègre des techniques et une redondance logique qui offrent une précision de positionnement plus solide en présence de radiations. «L’expérimentation ENSPACE a également démontré les avantages du positionnement instantané au sol, une technique permettant de déterminer la position du récepteur GNSS en utilisant un très bref intervalle du signal satellite reçu. Dans ce cas, la technologie pourrait être basée sur une charge utile de navigation par satellite avec un minimum de matériel et de logiciels qui collectent les signaux échantillonnés transmis au sol», fait remarquer Alessandro Pozzobon, directeur chez Qascom. Les chercheurs planifient actuellement des développements de techniques visant à atténuer la vulnérabilité des récepteurs GNSS au brouillage et au leurrage. «Fournir un certain niveau d’authentification pour lutter contre le leurrage GNSS garantit un positionnement précis et une navigation solide qui vont au-delà des services GNSS de pointe», remarque Samuele Fantinato. Le récepteur compatible avec Galileo est intégré dans la mission CubeSat, BOBCAT-1, qui a été récemment déployée depuis l’ISS. Après avoir validé ses performances dans l’espace, les chercheurs travailleront à faire évoluer la solution et à en faire un produit de réception GNSS complet. En outre, ils étudieront la possibilité d’adapter le récepteur aux lanceurs ou aux sondes en orbite autour de la Lune.
Mots‑clés
ENSPACE, espace, satellite, navigation, Qascom, Galileo, GNSS, NASA, radio logicielle, BOBCAT-1, économie de l’espace