Helios, une page se tourne dans le domaine de l’observation spatiale

En décembre 2020, le Ministère des Armées annonçait officiellement avoir réceptionné les dernières images du satellite Helios 2B, sonnant ainsi prochainement le glas du programme Helios, une épopée du spatial militaire méconnue mais pas moins extraordinaire, qui aura fait entrer la France dans la cour des grandes puissances spatiales au milieu des années 1990. Tel Hélios, divinité de la mythologie grecque vue comme la personnification du Soleil, les satellites d’observation apportent leurs lumières pour lever le voile de l’incertitude n’importe où dans le monde, n’importe quand, offrant ainsi à ceux qui en possèdent, une exceptionnelle autonomie stratégique.

Avec le lancement du premier satellite Helios 1A, le 7 juillet 1995, la France, l’Italie et l’Espagne accédaient au club très fermé des puissances disposant d’une capacité militaire d’observation de la Terre et d’une totale maîtrise de l’information, condition première de notre indépendance stratégique. Une capacité qui vient à point nommé dans un contexte post Guerre du Golfe qui, riche en enseignements, questionne notre autonomie en matière de renseignement et donc notre souveraineté. Le changement de contexte international après l’effondrement du bloc soviétique souligne l’importance pour un pays comme la France d’être en mesure maîtriser l’espace global, et de faire face à des conflits dont la localisation et les forces adverses ne sont pas désignées par avance.

En devenant la première nation européenne à passer le cap de l’observation spatiale militaire (et la troisième dans le monde), la France a joué un rôle moteur dans l’édification de l’Europe de la Défense. Le programme Helios aura été un jalon important, tant dans la consolidation de l’industrie aéronautique et spatiale de défense Européenne que dans le développement de relations de confiance avec nos partenaires européens.

Le programme Helios 1

Soucieuse de préserver son autonomie stratégique, la France a compris très tôt l’intérêt des satellites et consenti des efforts importants dans ce domaine en tirant le meilleur parti de son expérience acquise dans les lanceurs et dans la filière des satellites civils. Un satellite d’observation tel qu’Helios possède de nombreux avantages et permet notamment de disposer de renseignements partout dans le monde, comprenant des zones difficiles d’accès, sans risquer de vies humaines ou le moindre incident diplomatique. Officiellement lancé en 1986 par la France, le programme d’observation spatiale Helios est rapidement devenu un élément majeur de la souveraineté française, en contribuant de manière décisive à l’évaluation autonome de situations et en comptant parmi ses utilisateurs directs les plus hautes autorités politiques, permettant d’appuyer les prises de position françaises sur la scène internationale.

Si le programme Helios a initialement vu le jour grâce à la volonté des forces nucléaires de satisfaire leurs besoins en renseignement stratégique, les retours d’expérience de la Guerre du Golfe en 1991 ont mis en lumière un certain nombre de lacunes en matière de renseignement image et a souligné la dépendance française vis-à-vis de ses alliés américains. Un constat qui a définitivement assuré l’avenir du programme d’observation spatiale Helios 1 et de ses successeurs.

« La première guerre en Irak, en 1991 […] notre dépendance en matière de renseignement était alors excessive, puisque 98% du renseignement image dont disposait la France était d’origine américaine, avec toutes les contraintes et les restrictions que cela supposait. » Jean-Yves Le Drian, Discours du 9 juillet 2015 à Toulouse

Mené en coordination étroite entre l’Etat Major des Armées (EMA), la Délégation Générale pour l’Armement (DGA) et le CNES, le programme Hélios était à la fois un projet ambitieux et complexe, faisant appel à de nombreux savoir-faire récemment acquis avec le développement des satellites SPOT. Le lancement du premier satellite Helios 1A, le 7 juillet 1995 a fait rentrer la Défense Française de plein pied dans l’ère spatiale.

Les satellites Helios 1A et 1B

La phase de développement de l’architecture d’ensemble du système Helios a été confiée au CNES par la DGA et le système a été structuré en deux composantes principales :

• La Composante Spatiale Helios (CSH) qui comprend les satellites, leur Centre de mise et Maintien à Poste (CMP) et leurs lanceurs.
• La Composante Sol Utilisateur (CSU), qui compte l’ensemble des demandes, de réception de traitement, d’exploitation et d’archivage des images.

La conception des deux satellites Helios 1A et Helios 1B reprend les principes qui ont fait le succès des satellites Spot. Ils ont d’ailleurs été développés en synergie avec le satellite Spot 4, dernier-né de la famille des satellites d’observation civils et partagent de nombreux composants (la plateforme qui contient toutes les servitudes est commune ainsi qu’une partie des logiciels de vol). Seul l’Ensemble de Prise de Vue (EPV) et les équipements de traitement et de stockage des données ont fait l’objet d’une conception complètement nouvelle, qui s’est avérée particulièrement difficile.

Entièrement numérique, l’ensemble de prise de vue des satellites Helios 1 disposaient de plusieurs modes d’acquisition : un mode Champ Large (CL) à moyenne résolution et le très attendu mode Champ Etroit (CE) en haute résolution. Cantonnées au spectre visible, les capacités d’Helios 1 étaient limitées à l’observation de jour et par temps clair. L’image désirée était obtenue par lecture des détecteurs, à intervalles réguliers, au fur et à mesure que le satellite se déplace sur son orbite, une technique dite du balayage push-broom déjà utilisée sur les satellites Spot.

Doté de capacités similaires, le satellite Helios 1B aura pour seule différence l’adjonction d’une mémoire de masse (un équipement destiné à améliorer la fiabilité de l’enregistrement et du stockage des images à bord). Lancé avec succès en 1999, Helios 1B sera victime d’une panne en octobre 2004, et sera désorbité. Ce satellite aura néanmoins permis d’augmenter la capacité d’observation des armées pendant son temps de fonctionnement. Garanti pour une durée de vie de 5 ans, le satellite Helios 1A aura quant à lui fonctionné près de 17 ans !

Un succès rapide

L’arrivée des premières images d’Helios 1A a rapidement enthousiasmé les analystes images, leur qualité était excellente et dépassaient même les attentes. La polyvalence du système permit de répondre à de nombreux besoins allant du renseignement de documentation au renseignement de situation, sans oublier la cartographie (spatiocartes notamment). Victime de son succès, Helios montrera néanmoins ses limites pour satisfaire l’ensemble des sollicitations en temps et en heure dans les premières années d’exploitation.

Pour pallier a la forte charge des demandes, la priorité sera donnée au services de renseignement et aux forces de dissuasion. Au-delà des capacités du système c’est la classification des images Helios, qui, au niveau Secret Défense, se révélera être un véritable casse-tête pour l’utilisation opérationnelle des images ainsi que pour promouvoir le système au niveau national et Européen. Il faudra attendre le début des années 2000 pour le niveau de classification soit revu.

« Globalement, la moitié des programmations quotidienne correspondait à des besoins urgents. » Colonel Inaki Garcia Brotons ancien officier de programme Helios

Car il ne faut pas l’oublier, si le système a d’abord été conçu comme un système stratégique, mais l’emploi de l’imagerie spatiale va devenir au fil du temps une véritable nécessité opérationnelle, et va notamment jouer un rôle majeur dans la boucle décisionnelle tactique dont les délais ne cessent de se réduire. Un besoin qui se fera rapidement sentir au sein des armées mais pour lequel l’architecture du système se montrera insuffisamment adaptée.

Une coopération européenne

La volonté d’ouvrir le programme Helios à des partenaires européens s’est manifesté au plus haut niveau de l’Etat dès les débuts du programme. Une première tentative avait d’ailleurs précédé le programme Helios avec le programme SAMRO (1978 – 1982). En effet, la France avait imaginé dès 1982 un plan de développement conjoint d’un programme d’observation militaire comportant une double composante optique et radar.

Seulement l’emploi de l’imagerie spatiale était en France principalement motivé par une vision stratégique attachée à la connaissance d’objectifs atteignables en profondeur par la force de dissuasion. Une approche qui s’éloignait de nos voisins allemands, plus focalisés sur la menace que représentaient les troupes soviétiques à leur porte, ces derniers recherchaient en priorité une solution plus tactique et capable de prises de vues plus fréquentes. De plus le ministère de la Défense allemand favorisait un système capable d’observation tout temps, l’observation radar. Finalement ce sont l’Espagne et l’Italie qui rejoindront le programme en 1988 en contribuant respectivement à hauteur de 7 % et 14 %. La coopération s’est édifiée sur une base conventionnelle, avec un partage des coûts de développement du système.

Un autre élément majeur de la coopération Européenne a été la création du Centre Satellitaire de l’Union de l’Europe Occidentale (UEO) à Torrejón (Espagne) en 1993. Un Mémoradnum d’entente (MoU) Helios fut signé avec la France, l’Italie et l’Espagne pour fixer les conditions d’emploi opérationnel et de partage de renseignement stratégique aux partenaires de l’UEO. Un acte politique majeur qui ouvrait la voie pour une plus large coopération européenne dans le domaine spatial pour la Défense.

Creil au cœur du système Helios

Chaque pays participant au programme disposait d’un centre principal Helios, situé à Creil pour la France, à Rome pour l’Italie et à Torrejon pour l’Espagne. Le choix de la base aérienne 110 de Creil pour accueillir le Centre Principal Helios France (CPHF) ne fut pas le fruit du hasard, sa proximité avec Paris (60km) en a fait un site de choix pour rester proche des autorités gouvernementales et militaires, un choix qui coïncida à l’époque avec le besoin de relocaliser le Centre d’Exploitation des Photo-Interprètes de l’Armée de l’Air (CEPIA) – jusqu’alors situé à Saint-Cyr – pour créer un pôle renseignement à Creil.

Si chaque centre a regroupé l’ensemble des fonctions relatives à la l’analyse de la demande au traitement, et à l’exploitation des images, sans oublier le dépôt des demandes, le véritable cœur informatique du dispositif Helios est le CPHF de Creil. Situé au sein du centre militaire d’observation par satellites (CMOS), le CPHF a centralisé et compilé les demandes de chaque pays utilisateur pour élaborer le plan de travail des satellites. Le plan de travail est ensuite transmis au Centre de mise et Maintien à Poste (CMP) situé à Toulouse. Ce dernier était également en charge de transmettre les données d’aide à la programmation (éphémérides, prévisions de passages sur les centres de réception) de chaque satellite et de veiller à leur bon fonctionnement. Le CMP aura fonctionné sans interruption tout au long de la durée de vie d’Helios 1 & 2, et s’achèvera avec la fin de l’exploitation d’Helios 2B (toujours exploité par l’Espagne et la Grèce) fin 2021.

CPHF de Creil. Photo Ministère des Armées

Au début du programme, le centre de réception des images était localisé à Colmar (Alsace) mais avec le lancement d’Helios 2, le site de Creil a vu le regroupement des centres de réception et d’exploitation des images afin limiter les coûts et raccourcir les délais de mise à disposition des images auprès des utilisateurs. L’arrivée d’Helios 2 apportera d’autres évolutions d’architectures majeures dont notamment la réception de la télémesure image directement sur les centres principaux afin de gagner plusieurs heures entre la réception et le traitement des images.

La nouvelle Composante Sol Utilisateur (CSU) entrera en service en 2003 et privilégiera un fonctionnement décentralisé, permettant le déploiement de quatorze cellules distantes au sein des armées, toutes connectées au CPHF. Ce soucis de réactivité permettra à des entités opérationnelles telles que le CPA 10 d’Orléans-Bricy de disposer d’une CSU dédiée aux besoins des forces spéciales.

Helios 2, la relève avant l’heure

L’histoire d’Helios 2 débute aux lendemains de la guerre du Golfe. Au printemps 1991, de profondes réformes de la gouvernance du renseignement militaire et de l’espace militaire s’apprêtent à voir le jour sous l’impulsion du ministre de la Défense de l’époque, Pierre Joxe. S’appuyant sur les retours d’expérience du dernier conflit, ces réformes conduiront notamment à la création de la Direction du Renseignement Militaire (DRM) en 1992, à la création du Bureau Espace à l’Etat major des Armées et permettra d’initier les premières études qui allaient conduire au lancement de la phase de définition du programme Helios 2 dès avril 1994.

« C’était la première fois dans l’histoire militaire française qu’on lançait le développement d’un système de seconde génération sans avoir pu bénéficier des retours d’expérience de la première » Bernard Molard, ancien officier de programme Helios

Si le rôle de l’observation spatiale a été particulièrement mis en avant lors du retour d’expérience du conflit du Golfe, le besoin de disposer d’un meilleur délai d’acquisition et d’une capacité d’observation de nuit s’est avéré être déterminant. Un constat qui sera renouvelé pendant la guerre du Kosovo en 1999, où le spectre visible aura montré ses limites pour acquérir du renseignement par mauvais temps (particulièrement présent lors des premières semaines du conflit).

Des débuts tumultueux

L’arrivée de la Direction des Renseignement Militaires (DRM) ne fut pas sans remous pour le programme Helios. La DRM estimait qu’en tant que programme de renseignement, le pilotage lui revenait de droit, une vision qui n’était pas partagée par le Bureau Espace, jusqu’alors aux commandes du programme. S’il s’agissait principalement d’un outil de renseignement, le programme Helios n’était pourtant pas exclusivement réservé au renseignement, le Bureau Espace voyait déjà à travers Helios de nombreuses applications opérationnelles liées à la géoinformation, à la production de modèles numériques de terrain et à la création de produits de ciblage. Une divergence qui sera une source de tensions tout au long du programme.

L’étalement du programme sur une période de près de douze ans donna également lieu à plusieurs ajustements budgétaires, notamment suite aux négociations relatives à la coopération. A la surprise générale, l’Italie ne donna finalement pas suite au programme et les allers-retours de l’Allemagne dans Helios 2 se solderont à nouveau par une impasse.

Cette seconde génération de satellite sera finalement mise en service en avril 2005 avec le lancement d’Helios 2A en décembre 2004. Attendus de pied ferme par les armées dans un contexte où précision et réactivité sont devenues indissociables dans la préparation et l’exécution des opérations, Helios 2 a apporté des améliorations significatives en termes de performances que ses utilisateurs sauront apprécier rapidement.

Helios 2A et 2B: des satellites aux capacités renouvelées

Doté d’une architecture modulaire assez semblable à Helios I, le système Helios 2 tel que défini en 1996, ne présentait pas de véritable saut qualitatif vis-à-vis de la génération précédente, hormis une capacité accrue d’enchaînement et de transmission des prises de vues. Le choix d’intégrer une bande infrarouge sur le télescope HRZ (Haute Résolution Zoom) permettant ainsi des observations de jour comme de nuit s’avéra être un élément payant pour la suite du programme. Car pour obtenir une résolution utile en infrarouge, il fallait concevoir un télescope de diamètre plus important, ce qui permit de pousser davantage la résolution en visible d’Helios II et d’atteindre la très haute résolution (THR). Un choix judicieux, qui permit à la fois de justifier le surcoût du programme au niveau politique (de l’ordre de 600 millions de francs), mais aussi d’attirer des partenaires européens qui n’étaient pas encore décidés à rejoindre le programme.

Une nouvelle fois, les satellites Helios-2A et Helios-2B ont partagé de nombreux éléments communs avec le satellite civil SPOT 5, développé en parallèle. Ils ont notamment bénéficié d’une nette amélioration de leurs performances en termes de nombre de voies images, de capacités de prises de vue et de manœuvrabilité grâce à des innovations technologiques majeures. L’instrument HRZ (successeur de l’EPV de Helios 1) a demandé une attention toute particulière pour garantir de hautes performances en matière de stabilité, de résolution spatiale et d’étendue spectrale. Constitué d’un télescope comprenant deux plans focaux visible et un plan focal infrarouge, les performances du HRZ d’Helios 2 permettaient au satellite de capturer des images d’une résolution deux fois meilleures que celles d’Helios 1.

Ces deux satellites ont été conçus pour couvrir un plus large éventail de besoins que leurs prédécesseurs, allant de la veille stratégique jusqu’à la planification des opérations, en matière de renseignement, de production géographique et de ciblage. Placés sur une orbite héliosynchrone comme leurs prédécesseurs, ils offrent une couverture quasi complète du globe terrestre et sont en mesure de repasser à la verticale exacte du même point au bout d’un certain nombre de jour et à la même heure solaire locale.

Nouveaux partenaires, nouveaux horizons

Avec Helios 2, la nouveauté a été de rassembler à la fois des partenaires qui ont directement contribué au développement du système (France, Belgique, Espagne, et la Grèce à partir de 2007), et des partenaires qui ont investi dans le domaine de l’imagerie radar (l’Allemagne avec SAR Lupe et l’Italie avec Cosmo-Skymed) par un échange de capacités. Ce nouveau schéma de coopération a ouvert des perspectives très intéressantes en matière de complémentarité des capteurs et s’est traduit par une exploitation plus large des missions de renseignement.

Avec Helios, la France aura réussi son pari et ouvert la voie pour permettre la construction de nouvelles formes de coopérations qui auront préfiguré l’Europe de la Défense. L’expérience développée à travers l’exploitation des systèmes Helios 1 et Helios 2 a démontré qu’une coopération dans le milieu du renseignement pouvait devenir une vraie réussite opérationnelle et illustre la volonté des partenaires européens de se doter de systèmes de renseignement spatiaux autonomes toujours plus performants, tout en garantissant la souveraineté de chaque pays.

Fruit d’une nouvelle coopération Européenne incluant les partenaires historiques d’Helios 2 auxquels sont venus s’ajouter la Suède et la Pologne, le programme Multinational Space-based Imaging System for Surveillance, Reconnaissance and Observation (MUSIS) assure aujourd’hui la relève et ouvre de nouvelles perspectives pour l’Europe de la Défense.

Jean-Philippe Morisseau