CERES UN NOUVEAU PAS DANS LA DETECTION DES SIGNAUX ÉLECTROMAGNETIQUES par Domitille Bertrand Direction DICOD

 

CERES (Capacité de Renseignement Electromagnétique Spatiale)

À la pointe du renseignement d’origine électromagnétique (ROEM), le projet Ceres (capacité de renseignement électromagnétique spatiale) a pour objectif de détecter,

localiser et caractériser depuis l’espace les signaux envoyés par les systèmes adverses, notamment les émetteurs de télécommunications et les radars. Alors que les satellites du projet Elisa, l’un des démonstrateurs qui visent à préparer Ceres, viennent d’être lancés, une équipe de la direction générale de l’armement (DGA) travaille sur le programme opérationnel qui doit être mis sur orbite à la fin de la décennie.

 

« Imaginons que vous soyez dans un lieu même isolé ou désertique, et que vous mettiez en fonctionnement un radar, celui-ci va émettre un signal. Les trois satellites du programme Ceres, volant en formation dans l’espace, vont passer au-dessus de votre zone et détecter les signaux émis. Ceci est valable pour tout type d’émetteur électromagnétique, qu’il s’agisse d’émetteurs de télécommunications ou de radars », explique Laurent Boniort, directeur du programme Segment Sol d’Observation et manager de l’opération d’armement Ceres à la DGA.

 

Le 16 novembre 2021, à 10h27 heure de Paris, le lanceur Européen VEGA a décollé de son pas de tir à Kourou et a mis sur une orbite basse héliosynchrone, trois microsatellites volant en formation. Leur mission est d’assurer la collecte de renseignements électromagnétiques qui est un atout stratégique pour la France. Il est à noter que seul notre pays en Europe maitrise cette technologie.

 

Avant d’analyser la mission de ces trois satellites, il parait bon de revenir en arrière afin de voir exactement comment le CNES, à la demande de la DGA est parvenu à cette réussite.

 

Dès l’apparition des premiers satellites en 1957(bip-bip-bip), l’URSS et les USA ont vite compris que le satellite était l’instrument idéal pour observer la terre sans limitation de frontière, sans demander au préalable d’autorisation de survol, sans limitation d’aucune sorte, si ce n’est l’application de la mécanique spatiale. En 1970 deux familles de satellites orbitaient autour de la terre, les LANDSAT américains et les METOR russe.

En 1973 grâce à la coopération de l’IGN, du BRGM et de l’IFP, le CNES (centre national d’étude spatiale) démarre un programme d’observation terrestre, le programme SPOT. Le CNES est rejoint par la Suède (qui mettra à la disposition du programme la base de KIRUNA) et la Belgique. Les satellites de la famille SPOT numérotés de 1 à 6et 7 (les 6 et 7 sont toujours actifs) sont des satellites légers en orbite circulaire héliosynchrone à une altitude de 832 Km, de période 101 minutes et faisant l’observation de la totalité de la terre en 369 révolutions. La résolution des photographies obtenues est passé de 20 à 1.5 mètre.

A la demande de la DGA, le CNES développe et met en œuvre en 2004 un satellite qui analyse le rayonnement magnétique du globe, le satellite DEMETER (lancement le 24/06/2004) avec une orbite circulaire de 713 Km abaissé à 660 pour obtenir de meilleurs résultats.

Parallèlement au programme SPOT, le CNES et la DGA développent un programme ELISA (Electronique Intelligence Satellite). Quatre microsatellites volent en formation, à quelques kilomètres les uns des autres. Le but de ce programme est de montrer qu’il est possible de détecter des radars terrestres et de les localiser exactement. Les satellites d’ELISA sont mis en orbite grâce à une plateforme unique    « MYRIADE » définie et mise au point en 2004.

 

A la demande de l’ESA (European Space Agency), le CNES développe en 2011 un système de trois satellites en orbite basse et en formation pour faire une analyse précise du champ magnétique terrestre, en particulier pour isoler les différentes sources naturelles ou humaines. Les données sont traitées au sol (segment sol) ce qui freine les débits des datas obtenus.

 

Le 22 novembre 2013, l CNES à la demande de l’ESA met sur une orbite quasi-polaire trois satellites Essaim ou SWARM destinés à l’étude du champ magnétique terrestre, pour réaliser l’étude la plus détaillée jamais entreprise dans ce domaine. L’activité du noyau de la terre est à l’origine d’une grande part de ce champ magnétique mais d’autre sources comme l’ionosphère, où la croute terrestre y contribuent aussi. Les trois satellites ont été placés sur des orbites différentes à très basse altitude (530 Km au maximum) afin de pouvoir facilement isoler les sources du champ magnétique terrestre. Un magnétomètre scalaire absolu est embarqué à bord des satellites. Cet instrument mesure à la fois l’intensité du champ mais également sa direction.

 

En 2014 le Conseil d’Administration du CNES décide le lancement des programme SWOT (Surface Water and Ocean Topography) et CERES. Celui-ci doit être opérationnel avant la fin de la décennie.  Si l’objectif de CERES est clair, le chemin pour y parvenir n’est pas aisé. L’utilisation de l’expérience acquise et des étapes intermédiaires vont être nécessaires.

Le projet CERES est à la pointe du renseignement électromagnétique ROEM) Il doit permettre depuis l’espace de localiser, identifier la nature des signaux envoyés par les systèmes adverses notamment les émetteurs de télécommunication et les radars.

Un texte de l’époque (Domitille Bertrand) définit la mission » Imaginez que vous soyez dans un lieu isolé voire même désertique et que vous mettiez en fonctionnement un radar. Il va émettre un signal que les trois satellites CERES, volant en formation, vont, en passant au-dessus de votre zone, détecter par les signaux émis. Ceci est valable pour tout émetteur électromagnétique. L’utilisation de trois satellites permet la triangulation de l’émission donc la localisation exacte de l’émetteur. Un traitement numérique permet de trouver toutes ses caractéristiques »

 

Il est alors possible de définir le type d’émetteur, radar de direction de tir, radar de surveillance, système de guidage. Le fait de connaitre l’existence du système, ses caractéristique, ses performances permet à un aéronef ami d’évoluer en dehors de sa zone de surveillance, de le brouiller. On peut également définir très précisément l’architecture et la cartographie de la défense électromagnétique ennemie, analyser la prolifération de matériels sophistiqués dans une zone militairement sensible.

 

Données techniques

 

Les trois satellites devaient être placés simultanément sur orbite par le lanceur VEGA, commandé en 2016. Une anomalie sur un boitier a nécessité une reprise totale du matériel et en 2019 la mission prévue en 2020 a été reporté en 2021. Le tir a eu lieu le 16 novembre 2021, les trois satellites étant mis à poste par le même lanceur. La masse au lancement est de 516 kg, les satellites sont stabilisés sur trois axes et l’énergie de fonctionnement est fournie par des panneaux solaires. L’orbite est une orbite héliosynchrone basse de 250 km de périgée et de 800 km d’apogée. Le calcul montre que la période de révolution est de l’ordre de 100 minutes.

Une orbite héliosynchrone permet au satellite (ici la formation des trois CERES) de repasser quotidiennement au-dessus d’un lieu à une heure solaire identique. L’inclinaison de l’orbite est presque polaire, incliné de l’ordre de 98°. La durée de vie estimée de l’ensemble est de 8 ans.

 

CERES, des atouts opérationnels considérables. Avec CERES, le renseignement français fit un bond considérable technologique et capacitaire. L’atout majeur de CERES est sa capacite de surveiller en tout temps toutes les zones du monde et ainsi recueillir des renseignements en toute souveraineté sur des zones inaccessibles aux capteurs terrestres, maritimes ou aéroportés ROEM.

CERES est le premier système européen capable de détecter, localiser et définir toutes les émissions électromagnétiques des radars ou des télécommunications et d’en donner les caractéristiques. Cela donne une image claire et opérationnelle des capacités adverses.

Les missions de CERES sont définies chaque jour par le segment sol utilisateur à partir des besoins opérationnels. Selon les types de mission, le segment élabore un plan de travail quotidien pour les satellites. Cette programmation entièrement automatisée permet d’optimiser l’utilisation des capteurs et de pleinement exploiter le potentiel de CERES. Le segment sol est opéré par la DRM(Direction du Renseignement Militaire). Une partie importante des données recueillies est traitée à bord des satellites de façon à réduire le volume des données transférées vers les stations au sol. Ces informations sont traitées par le système DEMETER qui produit un renseignement élaboré conduisant à l’identification des sources. L’utilisation conjointe de CERES et DEMETER permet de raccourcir le cycle de renseignement et de livrer aux forces des informations avec une grande réactivité.

 

Enfin les trois satellites ont une résistance accrue contre les menaces les plus avancées telles que le brouillage, les attaques cyber.

 

Les acteurs du programme.

 

La DGA assure la maîtrise de l’ouvrage et elle s’appuie sur l’expertise du CNES pour le segment spatial. La maîtrise industrielle est assurée par un groupement d’entreprises et est répartie de la manière suivante :

Airbus Défense & Space est responsable système. Il intègre les satellites sur la base d’une plateforme fournie par Thales Alenia Space et participe au développement du segment sol utilisateur.

Thales DMS est responsable de la charge utile et du segment sol utilisateur.

Arianespace est responsable des services de lancement Vega.