Directeur de thèse: Frédéric Cassaing, Laboratoire : ONERA/DTIS
Co-encadrant: Lamberto Dell’Elce, McTAO team at Inria
La surveillance de l’espace est devenue un enjeu critique, compte-tenu des services rendus (localisation,
télécommunications, gestion de crises) alors que le nombre d’objets en orbite augmente fortement. Depuis
plusieurs décennies, l’ONERA a acquis une expertise reconnue en surveillance de l’espace, étayée par le
développement de deux catégories de systèmes de pointe. Il s’agit d’une part de moyens d’orbitographie,
comme le radar de surveillance des orbites basses GRAVES ou le prototype de station optique
actuellement construit pour étendre la couverture aux orbites moyennes à hautes. Ces systèmes sont à
grand champ, pour maximiser le nombre d’objets détectés et en dresser un catalogue permettant de les
identifier et d’anticiper leurs positions. D’autre part, l’ONERA développe des moyens de caractérisation à
haute résolution et à faible champ. Pour ceux-ci, la performance est d’autant meilleure qu’il est possible de
prévoir la position des objets observés, c’est-à-dire que les moyens d’orbitographie sont précis.
Une fois un satellite détecté et les observables mesurées (selon les capteurs : projections de position ou
de vitesse), l’orbitographie consiste à estimer ses paramètres orbitaux à partir de plusieurs mesures le long
de sa trajectoire ainsi que d’un modèle du potentiel de gravité et des autres contributeurs. La qualité de ce
pistage est fortement dépendante de la précision des mesures et des modèles, du nombre de cibles ayant
des paramètres voisins (problématique d’association), de la diversité des capteurs employés
(problématique de fusion) et du compromis entre la précision visée et le temps de calcul. Ainsi, la grande
précision de notre station optique (une fraction de seconde d’arc) conjuguée au besoin d’anticipation fine
nous pousse à optimiser cette étape de pistage.
L’objectif de la thèse est d’identifier les algorithmes de pistage les mieux adaptés à la dynamique des
satellites et aux mesures optiques, de raffiner au maximum les modèles associés sous contrainte de temps
de calcul, de les mettre en œuvre au sein d’un simulateur numérique puis sur les données réelles (de nos
capteurs voire d’autres), afin d’élaborer in fine un catalogue sur des cibles de références et des outils de
prévision de position. Les paramètres libres de la séquence de mesure elle-même, comme les instants ou
les paramètres d’observation sur des cibles connues, seront optimisés (planification). Enfin, la précision de
ces outils sera évaluée sur des satellites de référence ou par l’observation de conjonction stellaires.
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