ADM-Aeolus

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ADM-Aeolus

Caractéristiques
Organisation ESA
Domaine Étude de l'humidité des sols et de la salinité des océans
Statut développement
Masse 1366 kg
Lancement 2015
Lanceur Rockot ou Vega
Durée de vie 3 ans
Orbite Orbite héliosynchrone circulaire
Périapside 400 km
Inclinaison 97
Programme Living Planet
Site [1]
Principaux instruments
ALADIN Lidar

ADM-Aeolus (abréviation de Atmospheric Dynamics Mission + Éole, dieu du vent, en latin) est un satellite d'observation de la dynamique de l'atmosphère terrestre mis en œuvre par l'ESA dont le lancement est programmé en 2015. ADM-Aeolus, qui sera placé sur une orbite héliocentrique à 400 km d'altitude, doit fournir des profils du vent entre le sol et 30 km d'altitude. Ceux-ci seront utilisés par les systèmes prévisions météorologiques qui, dans ce domaine, disposent d'informations très parcellaires en particulier au-dessus de l'hémisphère sud. À cet effet, le satellite embarque un unique instrument de type Lidar-Doppler baptisé Aladin. La mesure du vent depuis l'orbite à l'échelle de la planète constitue une première technique qui doit être validée dans le cadre de cette mission. La mission a été sélectionnée en 1999 comme une des deux missions phares du programme Living Planet.

Contexte[modifier | modifier le code]

Le vent est, avec la température, la pression et l'humidité, une des variables qui décrit l'état de l'atmosphère. Pour effectuer des prévisions météorologiques à court et long terme, il est nécessaire de disposer d'observations sur la direction et la force du vent. La mesure du vent est effectuée aujourd'hui par des stations terrestres mais l'information n'est généralement disponible que pour une partie de l'hémisphère nord dans les zones situées au nord des Tropiques. Seule une observation depuis l'orbite permettrait d'obtenir une couverture suffisante. Plusieurs techniques ont été étudiées pour mesure les profils de vent depuis l'espace et les chercheurs ont conclu que seul un système optique de type lidar permettrait d'obtenir l'information recherchée avec une précision suffisante. L'application de cette technique à la mesure du vent a été étudiée pour la première fois par la NASA dans les années 1980 puis par la suite par différentes agences européennes. Néanmoins l'obtention de données exploitables par cette technique est évaluée à cette époque comme extrêmement difficile et ce n'est que dans la deuxième moitié des années 1990 qu'une mission spatiale destinée à valider le procédé a commencé à être envisagé par l'Agence spatiale européenne. Finalement celle-ci sélectionne en 1999 ADM comme une des deux premières missions pivot de son nouveau programme Living Planet avec un objectif de lancement en 2007[1].

Principes de fonctionnement de l'instrument Aladin[modifier | modifier le code]

Pour remplir sa mission le satellite ADM emporte un instrument unique baptisé Aladin (Atmospheric LAser Doppler INstrument). Aladin est un Lidar-Doppler : il comprend un laser de forte puissance qui émet des impulsions lumineuses dans l'ultraviolet proche (335 nm) réfléchies en partie par les différentes strates de l'atmosphère, un télescope de grande taille (diamètre d'un 1,5 m) qui collecte la partie du rayonnement renvoyée par l'atmosphère et des capteurs très sensibles qui analysent cette lumière réfléchie. Les impulsions lumineuses émises par le laser sont diffusées par les molécules d'air (diffusion de Rayleigh) et par les gouttelettes d'eau des nuages ainsi que les aérosols (diffusion de Mie). Le rayonnement lumineux est renvoyé vers le télescope avec un léger décalage Doppler dû au mouvement des particules et molécules déplacées par le vent. Le signal retourné par les molécules est beaucoup plus faible que celui renvoyé par les particules d'eau et les aérosols et nécessite donc un rayon de forte puissance. Mais les deux types de mesures sont complémentaires : dans un ciel dégagé et au-dessus d'une altitude de 4 km seules les molécules d'air sont susceptibles de réfléchir le rayonnement lumineux. Pour analyser les deux catégories de rayonnement réfléchi, Aladin dispose de deux types de capteurs (spectromètres). La ligne de visée du laser fait un angle de 35° avec la verticale pour réduire la part de l'effet Doppler liée au mouvement propre du satellite (~7 km/s)[2]. Le lidar utilise un laser Nd-YAG fournissant des impulsions lumineuses d'une énergie de 120 mJ avec une fréquence de 100 Hz. La longueur d'onde 355 nm a été retenue pour obtenir une réflexion suffisante par les molécules de l'atmosphère.

Objectifs[modifier | modifier le code]

ADM-Aeolus est destiné à accroître la précision des prévisions météorologiques en fournissant le profil des vents (direction et vitesse) entre le sol et 30 km d'altitude. La précision visée pour la vitesse est de 1 m/s jusqu'à une altitude de 2 km et de 2 m/s entre 2 et 16 km d'altitude. Le lidar fonctionne durant 7 seconde par période de 28 secondes et fournit un profil des vents à l'issue de chaque période. Compte tenu de la vitesse du satellite, le profil obtenu couvre une région de 50 km puis le satellite se déplace de 150 km avant d'obtenir un nouveau profil des vents. la mesure peut s'étager en altitude par pas de 250 mètres avec une limite maximum de 24 mesures par voie (Raleigh/Mie). L'orbite héliocentrique retenue permet d'effectuer des relevés écartés de 250 km à la latitude de Bordeaux. Le satellite doit effectuer 100 mesures de profil par heure[3].

Caractéristiques techniques du satellite[modifier | modifier le code]

ADM-Aeolus est un satellite de 1 366 kg s'inscrivant dans un parallélépipède de 4,6 × 1,9 × 2 m. La plateforme a une masse de 650 kg, la charge utile pèse 450 kg et le satellite emporte 266 kg d'ergols pour les manœuvres orbitales. L'énergie est fournie par des panneaux solaires fixes d'une superficie de 13,4 m2 utilisant des cellules photovoltaïques d'arséniure de gallium fournissant jusqu'à 2,4 kW d'énergie (1,4 kW en moyenne). Pour les éclipses, l'énergie est stockées dans batteries lithium-ion d'une capacité de 84 Ah. Les données recueillies sont transmises avec un débit de 5 Mégabits/secondes en bande X. L'efficacité et la précision du système de contrôle d'attitude jouent un rôle important dans la qualité des données recueillies. Le satellite utilise un récepteur GPS qui permet d'estimer l'orbite suivie avec une précision supérieure à 10 m, un viseur d'étoiles AST disposant d'une précision de 13 μrad et une centrale à inertie utilisant un gyroscope à fibre optique. L'orientation du satellite est corrigée à l'aide de quatre roues de réaction et de magnéto-coupleurs qui permettent de les désaturer. Pour les corrections d'orbite, le satellite dispose de 4 petits moteurs-fusées de 5 Newtons de poussée. Lorsque le satellite est en mode survie et immédiatement après le lancement, le système de contrôle d'attitude utilise un senseur Soleil/Terre, un système de mesure de vitesse de rotation et un magnétomètre[4],[5].

Déroulement du projet et de la mission[modifier | modifier le code]

La construction d'ADM-Aeolus a été confiée à EADS Astrium Satellites. À la suite de problèmes rencontrés dans la mise au point de l'instrument Aladin[6], le lancement initial prévu en 2009 a été repoussé en 2015.

Références[modifier | modifier le code]

Source bibliographique[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]