ISTS 2002-o-2-14v - 27-31 mai 2002 - Matsue, Japon

Plate-formes stratosphériques sous ballon

et projets d'expérimentation à La Réunion

Guy Pignolet Chercheur Associé, Université de La Réunion, France

 

1) Ballons stratosphériques - 2) La Réunion dans l'Union Européenne

3) Le vent dans la stratosphère - 4) L'énergie des micro-ondes - 5) Coopération internationale

 

Résumé

Les plates-formes stratosphériques sont en plein développement, pour assurer les communications et l'observation. Dans l'Union Européenne, de telles plates-formes seraient utiles pour des régions comme l'île de La Réunion, où les hautes montagnes et les vallées profondes rendent difficiles les communications traditionnelles et l'observation par satellite. Parce que les vents stratosphériques au-dessus de La Réunion sont modérés par rapport aux vents à des latitudes plus élevées, La Réunion serait un site privilégié pour les essais et la mise en œuvre de plates-formes sous-satellitaires sous ballon station-naires à une altitude de 20 km. De plus, l'utilisation du Transport d'Energie Sans Fil pour l'alimentation des ballons stratosphériques pourrait être étudié à l'Université de La Réunion, qui développe cette technologie pour le site de Grand Bassin.

1. Introduction : les ballons stratosphériques

Les plates-formes stratosphériques sont en plein développement, pour assurer les communications et l'observation, au Japon (fig. 1), en Amérique du Nord, et aussi en Europe. Après être restées des rêves pendant des années, ces technologies arrivent à une maturité suffisante pour un développement opérationnel, et d'ici une décennie, une architecture hybride de ballons stratosphériques locaux et de relais géostationnaires globaux pourrait remplacer les actuelles constellations de satellites. Le développement de ces systèmes demandera toute une série d'essais, depuis la validation des structures des ballons, jusqu'au développement des systèmes sol et des services associés.

Fig.1 : SPSW 2000 au Japon

2. La Réunion dans l'Union Européenne

L'île de La Réunion (fig. 2), est une région de la France et de l'Union Européenne, située dans la zone sud de l'océan Indien. Les reliefs volcaniques, de plus de 3 000 mètres de haut, et les remparts escarpés rendent difficiles les communications classiques et l'observation par satellites. Il est nécessaire d'utiliser de nombreux relais pour la télévision, la radio FM et les téléphones portables. Une plate-forme stratosphérique sous ballon offrirait une solution efficace et souhaitable pour remplacer les systèmes complexes qui assurent les communications au sein de l'île, et apporterait des perspectives nouvelles en termes d'observation, en particulier pour l'agriculture [1]. La Réunion serait un candidat de choix pour l'utilisation des plates-formes stratosphériques. Cette opportunité suscite beaucoup d'intérêt dans les communautés académiques et économiques de l'île.

Fig. 2 : L'île de La Réunion

3. Le vent dans la stratosphère

Les perturbations météorologiques, même importantes (fig. 3), n'affectent que les couches de l'atmosphère, en dessous de 12 km. Entre 12 et 15 km, les jet streams soufflent à des vitesses pouvant atteindre plusieurs centaines de km/h. Puis la vitesse des vents diminue régulièrement avec l'altitude, avec des variations qui restent faibles au cours de l'année. Parce que la vitesse des ces vents stratosphériques, vers les 20 km, est plus faible au dessus de La Réunion (30 to 50 km/h) qu'aux latitudes tempérées (80 to 100 km/h), La Réunion serait un site de choix pour commencer les essais opérationnels pour les plates-formes sub-satellitaires sous ballon, en raison de la demande limitée d'énergie propulsive.

Fig. 3 : Le cyclone tropical Dina (janvier 2002)

4. L'énergie des micro-ondes

Le laboratoire LGI/ACTES de l'Université de La Réunion travaille à la mise au point d'un système TESF opérationnel (fig. 4) pour l'alimentation électrique du village de Grand-Bassin par un faisceau micro-ondes [2]. Cette technologie pourrait être utilisée pour alimenter les ballons depuis le sol, de préférence à un système de cellules solaires et de batteries d'accumulateurs.

Fig. 4: Prototype TESF pour Grand-Bassin

5. Coopération internationale

Il existe un potentiel pour une bonne coopération internationale entre la France (La Réunion) et le Japon, ainsi que d'autres pays, pour un développement en commun de la technologie des plates-formes stratosphériques, dans une synergie qui offre de multiples bénéfice à tous les partenaires.

Réferences

[1] Pignolet G., " Le cas des plates-formes à haute altitude ", conférence SPS-IdR, Université de la Réunion, novembre 1996.

[2] http://www.grandbassin.net

 

Projet de système hybride

avec plates-formes stratosphériques locales et satellites géostationnaires globaux

pour les communications et l'observation

Altitude des ballons : 20 km
Couverture au sol pour les communications : 200 km
Liaison ballons - satellites par faisceau laser haut débit