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Relay (satellite)

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Relay est un satellite artificiel développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, au début de l'ère spatiale pour mettre au point les techniques de télécommunications spatiales, notamment l'utilisation des répéteurs. Relay 1 est placé sur une orbite moyenne en et, malgré certaines défaillances, remplit ses objectifs. Un deuxième satellite pratiquement identique Relay 2 est lancé en . Les résultats des tests réalisés avec les satellites Relay ainsi qu'avec les satellites Telstar 1 et Syncom (premier satellite en orbite géostationnaire) ouvrent la voie au premier satellite de télécommunications opérationnel Intelsat 1 qui est placé en orbite en .

Relay
Description de cette image, également commentée ci-après
Vue d'artiste
Données générales
Organisation NASA
Domaine satellite de télécommunications expérimental
Statut mission achevée
Lancement (Relay 1)
(Relay 2)
Lanceur Delta B
Durée de vie 1 an
Identifiant COSPAR 1962-068A
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 170 kg (Relay 1)
184 kg (Relay 2)
Orbite
Orbite Orbite moyenne
Périgée 1 319 km (Relay 1)
1 961 km (Relay 1)
Apogée 7 440 km (Relay 1)
7 450 km (Relay 1)
Inclinaison 47,5° (Relay 1)
46,2° (Relay 2)

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Contexte

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Après le lancement par l'Union soviétique du premier satellite artificiel en , Spoutnik 1, de nombreux acteurs aux États-Unis se penchent sur les opportunités qu'ouvre l'ère spatiale dans le domaine des télécommunications. Le Congrès américain décide initialement que les travaux de recherche sur ce sujet seront pilotés pour les satellites passifs par l'agence spatiale civile tout juste créée, la NASA, tandis que le département de la Défense aura en charge la mise au point des satellites actifs (comportant des dispositifs d'amplification du signal, les répéteurs) plus prometteurs mais plus complexes[1]. Le premier prototype de satellite de télécommunications est lancé en par la NASA. Il s'agit du satellite passif Echo en . Le Courier 1B, construit par la société américaine Philco et lancé le est le premier satellite emportant un répétiteur actif à bord. Sa mission dure 17 jours[2],[3]. En La société AT&T demande au régulateur américain des télécommunications, la FCC l'autorisation de développer un satellite de télécommunications opérationnel mais, à la surprise de tous, le gouvernement américain de l'époque ne donne pas son accord en avançant qu'il ne dispose pas du dispositif législatif nécessaire pour gérer toutes les implications d'une telle décision. Mi la NASA passe commande auprès de la société RCA d'un premier prototype de satellite de télécommunications actif Relay. De son côté AT&T construit un satellite de même type Telstar 1 qui est lancé par la NASA le [1].

Vue en coupe d'un satellite Relay montrant celui-ci sous deux angles : 1 Antenne bande large, 2 Cellules solaires, 4 et 5 Batteries avec leurs chargeurs, 7, 22 et 28 Détecteurs de radiations, 18 Tube à ondes progressives, 19 Amortisseur de nutation, 26 Senseur solaire, 27 Senseur d'horizon.

Caractéristiques techniques

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Antenne d'Andover utilisée pour les communications avec le satellite Relay 1.

Le satellite Relay est plus complexe que le satellite Telstar développé à la même époque par AT&T pour répondre à des objectifs expérimentaux identiques. La taille du satellite est imposée par la coiffe de son lanceur Delta B. Il a la forme d'un prisme à 8 faces de 0,48 mètre de haut et de 0,74 mètre de diamètre surmonté d'une pyramide tronquée d'une hauteur de 0,41 mètre le tout prolongé par une structure en forme de mat longue de 0,46 mètre servant de support aux antennes émettrices et réceptrices. La structure du satellite est réalisée en tôles d'aluminium et les cellules solaires qui couvrent la surface sont fixées sur des plaques d'aluminium en nid d'abeilles. L'énergie est fournie par des cellules solaires produisant 40 watts. Lorsque le système de télécommunications fonctionne, il consomme 120 watts. L'énergie manquante est fournie par trois batteries nickel-cadmium d'une capacité de 0,25 kWh. Le satellite est spinné (stabilisé par rotation). La charge utile est constituée par un système de télécommunications utilisant deux répéteurs dont un de secours disposant chacun d'un canal large bande (25 MHz), avec une capacité de 300 circuits simples ou une chaine télé, et deux canaux à bande étroite (2 MHz), avec une capacité de 12 circuits téléphoniques en duplex[4]. Le satellite emporte également trois instruments destinés à mesurer le rayonnement émis par les ceintures de Van Allen que le satellite traverse plusieurs fois par jour.

Déroulement des missions Relay 1 et 2

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Relay 1 est lancé le par une fusée Delta B et placé sur une orbite moyenne (1 319 × 7 440 km) qu'il parcourt en 185 minutes. Le satellite est stabilité par mise en rotation rapide avec une vitesse initiale de 167 tours par minute. Peu après son lancement, le fonctionnement du satellite est perturbé par plusieurs problèmes. La défaillance de l'alimentation électrique du répéteur nécessite l'activation du répéteur de secours. Les commandes envoyées depuis la station au sol sont perturbées par des interférences avec le système d'émission en bande large provoquant 401 anomalies durant la première année. Le chargeur d'une des trois batteries est victime d'une défaillance au bout de 3 mois. Une anomalie plus importante est la durée du réchauffement du tube à ondes progressives, pièce centrale du répéteur, qui monte jusqu'à 16 minutes au lieu de 3 minutes en fonctionnement normal, alors que la durée de survol de la station terrestre n'est que de 13 minutes. Le système de télécommunications, qui du fait de l'orbite parcourue ne peut fonctionner que durant 15 % de l'orbite, est néanmoins testé avec succès.

Le satellite Relay 2 est lancé le par une fusée Delta B et placé sur une orbite moyenne (1 961 × 7 540 km). Le satellite est une copie du premier exemplaire, mais sa fiabilité a été améliorée en tirant des leçons des anomalies détectées sur Relay 1[5].

Historique des lancements[6]
Satellite Date de lancement Lanceur Masse Fin des opérations Identifiant COSPAR Orbite Périgée Apogée Inclinaison
Relay 1 Delta B 170 kg 1962-068A Moyenne 1 319 km 7 440 km 47,5°
Relay 2 184 kg 1964-003A 1 961 km 7 540 km 46,4°

Résultats

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Pour tester les télécommunications par satellite les deux engins spatiaux Relay utilisent les mêmes stations terrestres que Telstar 1 : trois stations situées aux États-Unis dans le Maine, le New Jersey et en Californie ainsi que des stations situées au Brésil, en Italie, en Allemagne de l'Ouest et au Japon. Les satellites Relay sont utilisés de manière expérimentale pour relayer plusieurs programmes de télévision notamment les Jeux olympiques de à Tokyo qui sont transmis par satellite depuis le Japon jusqu'en Amérique puis d'Amérique en Europe[5]. Les résultats des tests réalisés avec les satellites Relay ainsi qu'avec les satellites Telstar 1 et Syncom (premier satellite en orbite géostationnaire) ouvrent la voie au premier satellite de télécommunications opérationnel Intelsat 1 qui est placé en orbite en .

Près de 60 ans après sa mise hors service, un signal radio provenant de Relay 2 est détecté en par l'Australian Square Kilometre Array Pathfinder[7],[8],[9].

Galerie

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  • Préparation et lancement de Relay 1
  • Assemblage de Relay 1.
    Assemblage de Relay 1.
  • Le deuxième étage du lanceur Delta est hissé pour être fixé sur le premier étage visible au fond.
    Le deuxième étage du lanceur Delta est hissé pour être fixé sur le premier étage visible au fond.
  • Relay 1 est fixé sur le dernier étage du lanceur.
    Relay 1 est fixé sur le dernier étage du lanceur.

Notes et références

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  1. ↑ a et b (en) David J. Whalen, « Communications Satellites: Making the Global Village Possible », sur history.nasa.gov, NASA History Division, NASA (version du sur Internet Archive).
  2. ↑ (en) Gunter Dirk Krebs, « Relay 1, 2 », Gunter's Space Page, sur space.skyrocket.de (consulté le ).
  3. ↑ (en) Mark Williamson, Spacecraft Technology : The Early Years, Institution of Engineering and Technology (en), coll. « IET History of Technology Series » (no 33), , 400 p. (ISBN 978-0-86341-553-1), p. 164 [lire en ligne].
  4. ↑ (en) Donald Martin, Paul Anderson et Lucy Bartamian, « Feature: The History of Satellites — Part 4 (Relay) », sur Sat Magazine (consulté le ).
  5. ↑ a et b Glover 1997.
  6. ↑ (en) Gunter Dirk Krebs, « Relay 1, 2 », Gunter's Space Page, sur space.skyrocket.de (consulté le ).
  7. ↑ (en) Jacopo Prisco, « Long-dead satellite emits strong radio signal, puzzling astronomers », CNN, .
  8. ↑ (en) Sascha Pare, « Zombie NASA satellite emits powerful radio pulse after 60 years of silence », sur Live Science, .
  9. ↑ (en) Clancy W. James, Adam T. Deller, T. Dial, Marcin Glowacki, Steven J. Tingay, Keith W. Bannister, Apurba Bera, Ramesh Bhat, Ronald D. Ekers, Vivek Gupta, Akhil Jaini, John Morgan, Joscha N. Jahns-Schindler, Ryan M. Shannon, Mark Sukhov, John Tuthill et Ziteng Wang, « A Nanosecond-duration Radio Pulse Originating from the Defunct Relay 2 Satellite », The Astrophysical Journal Letters, vol. 987, no 1,‎ , article no L16 (DOI 10.3847/2041-8213/ade3d3, arXiv 2506.11462, lire en ligne Accès libre).

Voir aussi

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Bibliographie

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  • (en) Goddard Space Flight Center, Final Report on the Relay I Program, Washington, NASA, Scientific and Technical lnformation Division (no SP-76), , 773 p. (lire en ligne [PDF]).
  • (en) Daniel R. Glover, chap. 6 « NASA Experimental Communications Satellites, - », dans Andrew J. Butrica (dir.), Beyond The Ionosphere : Fifty Years of Satellite Communication, NASA, coll. « The NASA History Series » (no SP-4217), , XXXIV-321 p. (ISBN 0-16-049054-5, lire en ligne), § « Project Relay », p. 54–55 [lire en ligne].

Articles connexes

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