L’orbite géostationnaire

Une antenne de télévision par satellite reste pointée vers un point fixe du ciel : le satellite qu’elle vise est en orbite géostationnaire. Il tourne pourtant à plus de 11 000 km/h, mais exactement à la vitesse angulaire de la Terre. Cette propriété fait de cette orbite une ressource précieuse, partagée entre les pays sous l’égide de l’Union internationale des télécommunications.

Les chiffres de l’orbite géostationnaire

Pourquoi 35 786 km ?

La période d’un satellite dépend de son altitude : plus il est haut, plus il est lent, car la gravitation diminue avec la distance. D’après la troisième loi de Kepler, le carré de la période est proportionnel au cube du rayon de l’orbite. Une seule altitude donne une période égale à la durée de rotation de la Terre par rapport aux étoiles (23 h 56 min et non 24 h) : 42 164 km depuis le centre, soit 35 786 km au-dessus de la surface.

Une idée d’écrivain

L’idée d’un satellite immobile apparaît chez le pionnier slovène Herman Potočnik en 1928. Mais c’est l’écrivain britannique Arthur C. Clarke qui, dans un article d’octobre 1945, propose d’y placer trois relais pour couvrir le globe en télécommunications. On parle parfois d'« orbite de Clarke ».

À quoi sert l’orbite géostationnaire ?

• Télévision et radio par satellite : l’antenne reste fixe, sans mécanisme de suivi.
• Télécommunications : liaisons intercontinentales, internet pour les zones isolées, navires et avions.
• Météorologie : un satellite géostationnaire voit en permanence le même disque terrestre, soit environ 42 % de la surface du globe. Les satellites européens Meteosat surveillent l’Europe et l’Afrique.
• Alerte et relais : surveillance des lancements de missiles, relais des communications des satellites en orbite basse.

Les limites de cette orbite

• Un seul anneau : tous les satellites géostationnaires partagent une même orbite. Pour éviter les interférences radio, leurs positions, appelées créneaux, sont attribuées par l’Union internationale des télécommunications.
• La latence : le trajet aller-retour du signal prend au moins un quart de seconde, gênant pour le jeu en ligne ou la visioconférence. Les constellations en orbite basse réduisent ce délai.
• Les pôles : au-delà de 70 à 80° de latitude environ, les satellites géostationnaires sont trop bas sur l’horizon, voire invisibles.
• Le coût d’accès : il faut beaucoup d’énergie pour atteindre cette altitude. Les lanceurs placent d’abord le satellite sur une orbite de transfert elliptique, puis son moteur circularise l’orbite.
• La fin de vie : les satellites usés sont déplacés vers une orbite cimetière environ 300 km plus haut, pour ne pas encombrer l’anneau (voir débris spatiaux).

Les satellites dérivent lentement sous l’effet de l’attraction de la Lune et du Soleil et de la forme irrégulière de la Terre ; ils effectuent régulièrement de petites corrections d’orbite, qui consomment leur carburant et déterminent leur durée de vie, souvent de 15 ans.

Questions fréquentes

Pourquoi les paraboles en France sont-elles tournées vers le sud ?

Parce que les satellites géostationnaires se trouvent au-dessus de l’équateur, donc au sud pour un observateur de l’hémisphère Nord. Elles visent des positions précises, comme 19,2° Est pour les satellites Astra ou 13° Est pour Eutelsat Hot Bird.

Combien de satellites y a-t-il en orbite géostationnaire ?

Plusieurs centaines de satellites actifs, et autant d’engins hors service dans la région ou sur les orbites cimetières.

Peut-on voir un satellite géostationnaire ?

Pas à l’œil nu : il est trop loin. Avec un télescope, on peut les repérer comme des points immobiles pendant que les étoiles défilent.