Chaque année, les équipes de recherches et sauvetage depuis St-Jean jusqu'à Victoria et au Nunavut se mobilisent à la nouvelle qu'un signal a été reçu d'une balise de détresse. Au cours des 27 dernières années, le système COSPAS-SARSAT (C-S) a contribué à sauver plus de 27 000 vies dans le monde. Mais peu de Canadiens savent que notre pays est un chef de file dans la conception et la mise au point de technologies pour le système de recherche et de sauvetage par satellite (SARSAT).

Le Secrétariat national de recherche et sauvetage coordonne la participation canadienne au système international C-S, mais la plupart des travaux de recherche et développement (R-D) sont menés par le Centre de recherches sur les communications (CRC). Ces travaux pavent la voie à la prochaine génération du système C-S dont les capacités dépasseront considérablement les capacités actuelles.

« Dans le système C-S », explique Richard Paiement, ingénieur et chef de projet dans le groupe de recherche sur les systèmes de satellite du CRC, les satellites captent les signaux des balises de détresse. » Ensuite, les satellites relaient les signaux à une station terrestre. À partir de là, l'information est envoyée à un centre de contrôle des missions, puis au centre local de coordination du sauvetage.

Le système actuel est équipé de deux types de satellites. Quatre satellites en orbite terrestre à basse altitude (LEO) sont la colonne vertébrale du système de recherche et de sauvetage. Gravitant à une altitude d'environ 850 kilomètres, ils reçoivent et relaient le signal de la balise de détresse. Comme ces satellites se déplacent par rapport à la position de la balise, les opérateurs des stations terrestres utilisent le décalage de la fréquence reçue (décalage de Doppler) qui se produit à mesure que le satellite se déplace et calculent la position de la balise de détresse. Mais, selon Richard Paiement, parce que les satellites en orbite à basse altitude gravitent proches de la Terre, ils laissent une petite empreinte.

« Ils ne ‘voient' qu'une petite partie de la planète, soit une région d'environ 3 000 km de rayon. »

Même si, au premier abord, cela semble être une grande étendue, quand vous dérivez sur un vaisseau désemparé quelque part entre Vancouver et Hong Kong, la fenêtre par laquelle on vous cherche est bien petite. Le problème se complique, toujours selon Richard Paiement, par le fait que les satellites en orbite à basse altitude se déplacent à environ 26 750 km à l'heure et qu'ils ne disposent que d'une quinzaine de minutes pour observer une région donnée. Donc, si votre balise s'est déclenchée juste après les 15 minutes où vous étiez à portée du satellite, il pourrait s'écouler des heures avant qu'un autre satellite passe au-dessus de l'endroit où vous êtes. Rester plusieurs heures coincé dans des conditions arctiques ou blessé sur le flanc d'une montagne peut faire la différence entre la vie et la mort.

Dans les années 90, pour surmonter les contraintes posées par les satellites LEO, on a ajouté des satellites en orbite géostationnaire (GEO) à l'arsenal du système C-S. Ces satellites gravitent à haute altitude directement au-dessus de l'équateur et se déplacent en synchronie avec la Terre. Un satellite GEO positionné au-dessus du Brésil, par exemple, reste au-dessus du Brésil pendant que la Terre tourne sur elle-même. Parce que leur orbite est située à environ 36 000 km de la Terre, les satellites GEO laissent une empreinte immense. Ils peuvent, selon Richard Paiement, détecter et relayer instantanément un signal de détresse provenant d'une région s'étendant sur un peu plus du tiers de la surface de la planète, et parce qu'ils se déplacent en synchronie avec la planète, ils « surveillent » toujours une région donnée.

En revanche, ils ont quelques limites. Les GEO sont incapables de « voir » les pôles, ce qui laisse une bonne partie de l'Arctique et de l'Antarctique sans service. En outre, des montagnes ou d'autres obstacles peuvent obstruer la « vue » du signal de détresse. Et enfin, parce que les satellites conservent la même position au-dessus d'une partie de la Terre, ils ne se déplacent pas par rapport à une balise qui émet un signal. Sans le décalage Doppler qui sert à déterminer la position de la balise, les GEO peuvent détecter un signal de détresse, mais ils ne sont d'aucun secours pour en déterminer la position.

Pour surmonter les limites combinées de ces satellites, les organismes de recherche et de sauvetage travaillent actuellement au recrutement de satellites MEO (en orbite à altitude moyenne) pour les opérations de recherche et de sauvetage. Les satellites MEO sont mis sur orbite entre celles des satellites LEO et GEO. Si vous utilisez un récepteur GPS dans votre voiture, vous utilisez déjà les satellites MEO dans votre vie de tous les jours. Contrairement aux satellites LEO, les MEO laissent une empreinte considérable - un rayon de plus de 14 000 km - et leur altitude de 20 000 km leur donne un temps d'observation de quelques heures à partir d'un endroit au sol au lieu des 15 minutes d'un satellite LEO. Et, ajoute Richard Paiement, une constellation de plusieurs satellites MEO présente un énorme avantage.

« Lorsqu'une balise de détresse est déclenchée, le signal qu'elle émet se répète toutes les 50 secondes. Grâce à une constellation de satellites MEO, on dispose normalement d'assez de données avec deux ou trois signaux pour en déterminer les coordonnées. Souvent, cela se fait en un seul signal. Cela veut dire que nous pouvons déterminer les coordonnées de la balise en quelques minutes. »

À l'heure actuelle, rappelle Richard Paiement, l'Europe, la Russie et les É.-U. ont tous des plans en vue du lancement de constellations de satellites en moyenne altitude pour services de navigation modernisés, et ces satellites seront aussi équipés de transpondeurs pour former le système MEOSAR et, d'ici 2018, au moins l'une de ces constellations sera entièrement opérationnelle. Mais Richard Paiement précise que si l'utilisation de satellites MEO pour la recherche et le sauvetage offre un potentiel énorme, il reste des points importants à régler avant de pouvoir compter sur eux pour sauver des vies. C'est pourquoi sa division s'attaque entre autres au problème de pistage des satellites.

« Étant donné les plans de lancement actuels, il pourrait y avoir plus d'une douzaine de satellites MEO dans l'écran d'une même station terrestre, mais cette station pourrait par exemple ne compter que quatre antennes, et elle ne pourra donc suivre que quatre de ces satellites. Or cette constellation de satellites change constamment à mesure que les satellites gravitent dans le ciel. Les opérateurs de stations terrestres doivent connaître les quatre satellites à suivre. En d'autres mots, quels sont les quatre satellites qui leur donneront les coordonnées les plus précises si un signal de détresse commence à être émis dans leur secteur d'observation? Nous élaborons actuellement un algorithme qui aidera à prendre ce genre de décisions. »

Outre le travail accompli par Richard Paiement et ses collègues, le CRC a également mis sur pied une station expérimentale de repérage capable de capter les signaux de détresse et de test de satellites expérimentaux MEOSAR et opérationnels GEOSAR. Les ingénieurs et les scientifiques du CRC utilisent une installation pour la mise à l'essai notamment de techniques poussées de traitement des signaux, de manière à en améliorer à la fois le repérage et la localisation, ainsi que la mise au point d'outils de surveillance du trafic satellitaire et de localisation et d'identification des sources d'interférence.

Grâce au travail effectué au CRC, d'ici 2013, quand les premiers satellites MEOSAR opérationnels seront lancés, le Canada pourra en harnacher le potentiel de sauvetage.

Pour en savoir plus, communiquez avec Richard Paiement, ingénieur et chef de projet dans le groupe de recherche sur les systèmes de satellite du CRC, à richard.paiement@crc.gc.ca ou au 613-998 2861.