Officiellement disponible depuis fin 2016, Galileo fait couler beaucoup d'encre à cause de certaines horloges atomiques défectueuses. L'enquête est bouclée et les causes identifiées... mais non dévoilées. De son côté, la Commission européenne nous affirme que ces pannes « n'affectent pas les performances des services fournis ».

Au début de l'année, Jan Woerner – directeur général de l'Agence spatiale européenne (ESA) – prenait la parole pour expliquer que le système de positionnement par satellites européen Galileo avait rencontré « quelques difficultés ». Plus précisément, les horloges atomiques lâchaient les unes après les autres. 

Quand des horloges atomiques, éléments indispensables, tombent en panne

Or, il s'agit d'un élément indispensable au bon fonctionnement de Galileo. En effet « si vous n'avez pas d'horloge précise et si vous ne tenez pas compte de la théorie de la relativité d'Einstein, l'erreur serait de plus de 500 mètres sur 1 h » expliquait le responsable de l'ESA. Impensable pour Galileo, d'autant plus qu'il met en avant une plus grande précision que son concurrent américain, le GPS.

S'agissant d'un équipement aussi important, chaque satellite de la constellation Galileo intègre quatre horloges atomiques : deux au rubidium et deux autres à l'hydrogène. Mi-janvier, neuf étaient déjà tombées en panne (il était question de dix, mais l'une d'elles a finalement retrouvé un fonctionnement normal il semblerait).

Dans le détail, il est question de six horloges à l'hydrogène et de trois au rubidium. Pas de chance, les premières sont plus précises que les secondes : l'ESA annonce un écart de 0,45 nanoseconde toutes les 12 heures pour les horloges à l'hydrogène, contre 1,8 nanoseconde pour celles au Rubidium, soit un rapport de un pour quatre tout de même.

La cause trouvée, des « mesures » ont été mises en place

Pour ne rien arranger, les causes de ces pannes à répétitions n'étaient pas connues, même si des pistes étaient avancées par l'Agence européenne. Après plusieurs mois d'enquête menée par l'ESA, les « causes profondes de ces dysfonctionnements ont été identifiées » nous affirme un porte-parole de la Commission européenne. 

Par contre, notre interlocuteur ne donne pas plus de précisions sur ses causes justement. « Des mesures opérationnelles ont été mises en place pour réduire les risques de dysfonctionnements supplémentaires sur les satellites déjà en orbite » ajoute-t-il, là encore sans aucun détail supplémentaire.

Concernant les satellites qui sont encore au sol et sur lesquels il est possible d'apporter des modifications avant le lancement, « des activités de rénovation ont été réalisées », mais là encore nous ne saurons pas lesquelles. Interrogé sur les coûts de cette opération, la Commission européenne n'a pas souhaité donner suite. Bref, les causes ont été identifiées, mais elle se refuse à donner le moindre détail supplémentaire, dommage.

L'ESA donnait des détails, la Commission européenne se contente du minimum

En janvier dernier, l'ESA avait pourtant évoqué quelques pistes. L'Agence européenne expliquait que les horloges au rubidium semblaient « avoir une signature constante », probablement liée « à un court-circuit et, peut-être, à une procédure de test réalisée au sol ». Elle évoquait également des « faiblesses potentielles dans la conception », mais l'enquête n'avait pas été bouclée à ce moment-là.

Concernant celles à l'hydrogène, deux causes étaient mises en avant : « une marge basse sur un paramètre » et des problèmes pour remettre en marche une horloge après avoir été éteinte pendant une longue période. Le premier cas aurait été rencontré sur deux horloges défaillantes, le second sur quatre.

Horloge atomique à l'hydrogène

18 satellites en orbite, mais combien de touchés par les pannes ?

Actuellement, il y a 18 satellites Galileo en orbite autour de la Terre, dont deux lancés en novembre 2016 et qui restent encore à intégrer dans le réseau : ils sont en cours de vérification aux dernières nouvelles. Pour rappel, Ariane 5 avait alors mis en orbite quatre satellites, et les deux premiers ont été ajoutés au réseau de Galileo en juin 2017.

Dans le lot, il y a 14 satellites FOC (Full Operational Capability) de dernière génération et quatre autres baptisés IOV (In Orbit Validation), des satellites opérationnels utilisés pour les phases de validation lors des premiers lancements. Les trois horloges au rubidium défectueuses se trouvent sur des FOC.

Pour les horloges à l'hydrogène, cinq sont en panne sur les quatre IOV – ce qui implique mathématiquement que les deux sont en panne sur au moins un des satellites – et la dernière sur un FOC. En janvier dernier, Jan Woerner précisait qu'aucun satellite n'avait plus de deux horloges défaillantes, ce qui en laissait au minimum toujours deux en marche. Une seule est nécessaire au bon fonctionnement du satellite.

Récemment, nos confrères de La Tribune indiquaient « qu'une vingtaine d'horloges auraient des dysfonctionnements, dont dix seraient d'ores et déjà hors service », mais une source proche du dossier nous précise que ce chiffre serait « exagéré », sans toutefois pouvoir nous donner plus de précisions. En l'absence de réaction officielle de la part de la Commission européenne et/ou de l'ESA, impossible de savoir ce qu'il en est. Dans tous les cas, avec 10 ou 20 horloges défaillantes sur un total de 72 dans l'espace, le taux de panne reste élevé.

Il faut maintenant espérer que l'épidémie soit endiguée et que les horloges arrêtent de tomber les unes après les autres. Si la quadruple redondance permet de pallier ce problème pour le moment, il ne faudrait pas que la situation empire. Rappelons qu'au total Galileo sera composé de 30 satellites, dont 6 qui sont là pour prendre le relais en cas de problème, ce qui laisse tout de même un peu de marge.

Pas d'incidence sur les performances de Galileo selon la Commission européenne

De son côté, le porte-parole de la Commission se veut rassurant et nous affirme que ces dysfonctionnements « n'affectent pas les performances des services fournis ». Ces dernières (précision, disponibilité, etc.) auraient « dépassé les objectifs prévus », ces défaillances et mesures correctives n'affectant pas le bon fonctionnement des services de Galileo.

Bref, la Commission affirme que tout va bien, après un épisode inquiétant, et qu'il ne devrait pas y avoir de séquelles, même si seul l'avenir permettra d'en avoir le cœur net. L'installation d'une constellation de satellites se faisant pour de très longues périodes, la solution doit être pérenne.

Faire face à une série de pannes sur des éléments aussi cruciaux que les horloges atomiques, quelques semaines seulement après l'ouverture des services initiaux, n'est pas rassurant. Le sujet semble d'ailleurs sensible pour les différents organismes vu le peu d'informations dévoilées. De notre côté, nous avons évidemment tenté de contacter l'ESA, qui nous renvoie directement vers la Commission européenne sur ce sujet, tandis que le CNES n'a pas donné de suite pour le moment.

Un, deux et trois contrats de l'ESA pour OHB 

En l'absence d'explications de la part des uns et des autres, impossible de pointer le doigt vers un ou plusieurs éventuels coupables. Pour rappel, les horloges sont développées par SpectraTime (filiale du français Orolia) et la société allemande OHB a été sélectionnée comme « entrepreneur principal » par l'ESA pour l'assemblage des 22 premiers satellites Galileo. OHB vient d'ailleurs de remporter un nouveau contrat pour les huit derniers satellites de la constellation.

Pour rappel, en 2012, le fabricant avait remporté le premier marché pour la construction de quatorze satellites, pour un montant 566 millions d'euros. En janvier 2012, nouvelle victoire avec huit satellites de plus pour 255 millions d'euros. Il y a quelque semaines, il remportait le troisième et dernier contrat, là encore pour huit satellites. Le montant est par contre plus important : 324 millions d'euros. 

Bref, les prochains lancements et mises en marche des satellites de Galileo seront certainement scrutés avec la plus grande attention.