GLONASS (en , acronyme pour , , soit « système global de navigation satellitaire ») est un système de positionnement par satellites d'origine soviétique et géré par les forces spatiales de la fédération de Russie. Sa conception par le bureau d'études NPO PM (renommé par la suite ISS Reshetnev) débute en 1980 et il devient opérationnel en 1996. Mais la crise financière et économique qui frappe la Russie durant les années 1990 ne lui permet pas de maintenir un nombre de satellites suffisant. Le service complet n'est restauré qu'au début des années 2010.
Le segment spatial utilise vingt-quatre satellites circulant sur une orbite moyenne répartis sur trois plans orbitaux à une altitude de . Une des spécificités de Glonass par rapport aux autres systèmes de navigation par satellite est l'inclinaison orbitale élevée (64,8° contre 55/56° pour les systèmes GPS, Galileo et Beidou). Cette caractéristique permet une meilleure couverture des régions polaires qui représentent une fraction importante du territoire de la Russie. Plusieurs générations de satellite aux capacités croissantes se sont succédé. La première version était caractérisée par une durée de vie relativement brève (3 à 4 ans). Elle est remplacée à compter de 2001 par les Glonass-M d'une durée de vie de 7 ans puis en 2011 par les Glonass-K dont la masse est fortement réduite et la durée de vie portée à 10 ans.
Contexte
Les prédécesseurs : les systèmes de navigation par satellite Tsiklon/Parous/Tsikada
Glonass n'est pas le premier système de positionnement par satellites conçu par l'Union soviétique. Dès le début de l'ère spatiale, ce pays développe un système baptisé Tsiklon reposant sur l'analyse de l'effet Doppler du signal radio transmis par une constellation de plusieurs satellites circulant sur une orbite basse. À l'époque le monde est en pleine guerre froide et l'Union soviétique développe des missiles balistiques intercontinentaux dont la viabilité dépend de la précision de leur frappe. L'objectif du système Tsiklon est de permettre aux sous-marins nucléaires lanceurs d'engins de calculer leur position pour que les missiles lancés depuis ces navires atteignent leur cible avec suffisamment de précision. Le système est déclaré opérationnel en 1982 mais il est rapidement remplacé par le système Parous (Tsiklon-B), qui repose sur le même principe technique et permet d'obtenir une meilleure précision (environ 100 mètres). Parous est un système analogue au système américain Transit développé à la même époque. Une version à usage civil, baptisée Tsikada, est déployée à la fin des années 1970. Une variante baptisée Nadejda, caractérisée par l'emport d'une charge utile Cospas-Sarsat (système de détection des signaux émis par les balises de détresse), est déployée entre 1982 et 2002.
Conception du système Glonass
Parous permettait d'obtenir une position précise mais, du fait de la solution technique employée, ne fournissait celle-ci qu'au bout de plusieurs heures. Ces performances n'étaient pas suffisantes dans de nombreux cas de figure en navigation ainsi que pour la nouvelle génération de missiles balistiques. Pour développer un système plus performant les instituts de recherche du ministère de la Défense, de l'Académie des sciences et de la Marine de guerre soviétique travaillent ensemble dès 1968 sur le cahier des charges d'un nouveau système de navigation par satellites interarmes. Celui-ci est finalisé en 1970 après trois ans de travaux. Six ans plus tard, en , le Comité central du Parti communiste de l'Union soviétique et le Conseil des ministres de l'URSS publient un décret (intitulé déploiement du système de navigation spatial unifié GLONASS) qui lance le développement du programme GLONASS. Son développement est confié au Bureau d'études en mécanique appliquée NPO PM (renommé par la suite ISS Reshetnev) qui avait déjà conçu les systèmes Tsiklon et Parous. NPO PM est situé dans la ville fermée (ville dont l'existence est tenue secrète) de Krasnoïarsk-26 dans le krai de Krasnoïarsk en Sibérie occidentale (aujourd'hui Jeleznogorsk).
Plusieurs solutions sont étudiées et la phase de conception s'achève à la fin des années 1970. Le système de navigation par satellites Glonass utilise une tout autre technique, analogue à celle du système américain GPS, reposant sur l'emport d'horloges atomiques à bord des satellites. Il est prévu de maintenir une constellation de 24 satellites circulant sur une orbite moyenne circulaire de . L'exploitation des signaux de quatre satellites doit permettre de déterminer la position de l'utilisateur avec une précision de 65 mètres (le système fournira finalement cette position avec une précision de 10 mètres et avec le signal dégradé à usage civil de 20 mètres). Les satellites de 1,26 tonne doivent être placés en orbite par grappe de trois par un lanceur lourd Proton. NPO PM n'étant pas équipé pour la production en série des satellites, celle-ci est confiée à PO Polyot implanté à Omsk (Sibérie occidentale).
Déploiement du système Glonass
Déploiement initial (1982-1995)
Il faudra plus d'une décennie pour que le système Glonass soit déclaré comme complètement opérationnel. Le premier satellite de la constellation est lancé le . En 1991, la constellation en orbite comprend 12 satellites, ce qui permet une couverture globale avec toutefois des performances réduites. Le service de positionnement qui était jusque là réservé à un usage militaire est ouvert aux utilisateurs civils en . Le , la constellation en orbite atteint 24 satellites et le système Glonass est désormais pleinement opérationnel.
En configuration dégradée (1995-2003)
La dissolution de l'Union soviétique est suivie d'une profonde crise économique qui touche plus particulièrement le secteur spatial. Le budget alloué au système Glonass ne permet plus de maintenir une constellation de satellites au complet d'autant que leur durée de vie est particulièrement courte (3 à 4 ans contre 7 ans pour les satellites GPS). Seulement six satellites sont lancés entre 1995 et 2000 et il ne reste plus en que six satellites Glonass en état de fonctionner.
Restauration du système Glonass (2003-2011) vignette|Maquette de satellite Glonass-M, développé pour restaurer le système Glonass et qui est caractérisé notamment par une durée de vie allongée par rapport à la première génération des satellites Glonass.
Devant l'urgence de la situation, les autorités russes lancent le développement de deux nouvelles générations de satellites, dont la durée de vie est allongée : Ouragan-M (7 ans) et Ouragan-K (10 ans). Le premier satellite Ouragan-M, qui bénéficie d'antennes plus performantes et émet un nouveau signal baptisé L2 pour une utilisation civile est lancé en 2001. Ses signaux permettent une précision de dans le plan horizontal, de dans le plan vertical et en vitesse. Sa durée de vie est de sept ans. Un lancement le a placé trois nouveaux satellites en orbite.
En , une déclaration d'intention est signée entre l'Agence spatiale fédérale russe et l'Organisation indienne pour la recherche spatiale pour étudier la possibilité de mettre sur orbite des Ouragan-K au moyen de lanceurs indiens. Elle n'a pas de suite.
Les Ouragan-K pèsent environ ; ils permettent une précision de positionnement améliorée de dans le plan horizontal, de en altitude, en vitesse et peuvent être lancés par groupe de six par des lanceurs Proton-M/Briz-M. Le lancement du premier Ouragan-K était prévu pour 2008.
thumb|Vladimir Poutine en 2007, avec un récepteur GLONASS pour le grand public.
Début 2008, seize satellites actifs sont en orbite, ce qui permet la couverture de tout le territoire russe. Les premiers appareils de positionnement étaient prévus pour être commercialisés fin . Cependant, les premiers appareils en service souffrent de défauts fonctionnels (manque de précision, interruption de service…) ou de couverture territoriale insuffisante, ce qui a amené, le , le premier vice-premier ministre russe Ivanov à critiquer sévèrement les concepteurs du système pour les manquements de qualité.
L'Agence spatiale fédérale russe Roscosmos prévoyait la fin de déploiement des vingt-quatre satellites couvrant le monde entier vers la fin 2009. Elle a ensuite décidé de passer à un système comprenant trente satellites en 2011 Russia to set world record with 39 space launches in 2009, RIA NOVOSTI, 29 décembre 2008. Il faut dix-huit satellites opérationnels pour avoir une couverture mondiale.
Le , le système comptabilise vingt-et-un satellites opérationnels, plus deux de secours. Le , après avoir lancé de nouveaux satellites, la constellation comporte vingt-six satellites en orbite. Le , vingt sont opérationnels, quatre en maintenance et deux en réparation GLONASS constellation status, 20.11.2010г. - Federal Space Agency GLONASS, 20 novembre 2010.
Le , trois satellites, à la suite d'une défaillance du lanceur Proton, plongent dans le Pacifique à kilomètres d'Honolulu. Les satellites étaient de type Glonass-M, d'une masse d' chacun, leur chute n'a fait ni dégâts ni victimes. Le , pour la première fois, GLONASS assure la couverture de toute la surface terrestre.
Développement des applications
En cette année 2011, le développement de cette constellation a été accéléré et de nombreuses applications civiles lui sont trouvées, sous l'impulsion du gouvernement russe qui déclare vouloir, dès fin 2012, taxer d'un malus tous les produits électroniques disposant d'une compatibilité GPS mais pas d'une compatibilité GLONASS, sur le marché russe.
Les appareils grand public – téléphones et tablettes – compatibles avec le système GLONASS sont annoncés en 2012, notamment par Samsung Electronics avec la Galaxy Tab 2 et le Samsung Wave 3, Google avec le Nexus 4, ou encore Apple avec l'iPhone 4S.
Maintenance du système
En 2013, la constellation russe GLONASS comprend vingt-huit satellites de navigation Glonass dont vingt-quatre satellites opérationnels, aucun satellite de réserve, deux satellites en maintenance et deux satellites en période d'essaisGLONASS_Information-Analytical Center, GLONASS constellation status, 4 juillet 2013.
Le vendredi à UTC, un lanceur Soyouz 2.1b lance avec succès un satellite Glonass-M depuis le cosmodrome russe de Plessetsk.
Le , le commandant des troupes russes de défense aérospatiale Alexandre Golovko a annoncé au cosmodrome russe de Plessetsk le lancement de quatre nouveaux satellites en 2013. Le lancement de trois satellites par un lanceur Proton est prévu depuis le cosmodrome de Baïkonour.
Le , une fusée Proton-M emportant trois satellites GLONASS explose après dix secondes de vol.
Annonce d'une nouvelle version : l'Ouragan KM (2013)
Une nouvelle version des satellites Ouragan, baptisée Ouragan KM, est annoncée officiellement en 2012 avec un premier lancement programmé en 2017. Mais le premier lancement est repoussé à plusieurs reprises et ne devrait pas intervenir avant 2023.
Description du système Glonass
Comme tous les systèmes de positionnement par satellites, GLONASS comprend trois composantes : le segment spatial constitué de 24 satellites opérationnels circulant sur une orbite moyenne auxquels s'ajoutent quelques satellites placés en orbite pour permettre le remplacement sans délai d'un satellite défaillant. le segment sol nécessaire pour contrôler les satellites, vérifier leur fonctionnement et actualiser les données utilisées pour le calcul de position. la partie utilisateur, qui réunit l'ensemble des récepteurs utilisant les signaux des satellites. Deux types de prestations sont mis à disposition : le SPS est le service mis à disposition de tout utilisateur et le PPS, fournissant une position plus précise, nécessite des clés de décodage et est réservé aux militaires
Segment terrestre