EarthCARE

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EarthCARE

Caractéristiques
Organisation ESA, JAXA
Domaine Étude des couches nuageuses
Masse >2000 kg
Lancement 2015
Lanceur Soyouz ou Zenit
Durée de vie 3 ans
Orbite Orbite héliosynchrone circulaire
Périapside 393 km
Inclinaison 97
Programme Living Planet
Site [1]
Principaux instruments
ATLID Lidar
CPR Radar
MSI Spectromètre Imageur
BBR radiomètre à large bande

EarthCARE (Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer) est un satellite d'observation de l'atmosphère terrestre faisant partie du programme Living Planet de l'ESA et développé en coopération avec l'agence spatiale japonaise JAXA. L'objectif de la mission EarthCARE est d'améliorer notre compréhension du bilan radiatif de la Terre et de ses effets sur le climat. À cet effet, le satellite doit déterminer les profils verticaux des nuages et aérosols et mesurer la radiance dans la couche supérieure de l'atmosphère.

Contexte[modifier | modifier le code]

Le programme Living Planet de l'Agence spatiale européenne, mis en place en 1998 pour remplir les objectifs assignés à l'agence en matière d'Observation de la Terre, comprend deux types de mission spatiale : les missions Earth Watch chargées de collecter des données opérationnelles et les missions Earth Explorer tournées vers la recherche. Ces dernières sont réparties dans deux catégories : les missions pivot (Core missions), les plus coûteuses, prennent en charge des objectifs scientifiques complexes par opposition aux missions plus ciblées mais également moins coûteuses. En 2000, l'ESA a lancé un appel à propositions pour la sélection d'une mission pivot. EarthCare, proposée conjointement à l'époque par des scientifiques japonais et européens, résulte de plusieurs années d'échanges entre les deux communautés autour des projets de mission ATMOS/B1 (NASDA) et Earth Radiation Mission (ESA). La proposition, après avoir été présélectionnée en 2000, fait l'objet d'une étude en phase A de novembre 2001 à début 2004. En décembre 2004, EarthCARE est retenue et devient la troisième mission pivot Explorer[1].

Objectifs[modifier | modifier le code]

EarthCare doit mesurer la relation qui existe entre radiation, les aérosols et les nuages afin de permettre une meilleure estimation de ces processus dans les modèles numériques utilisés pour les prévisions météorologiques. Les objectifs scientifiques de la mission sont[2] :

  • obtenir un profil vertical des aérosols d'origine naturelle ou créés par l'activité humaine, leur radiance et leurs interactions avec les nuages,
  • étudier les distributions verticales de l'eau sous forme liquide ou de glace dans l'atmosphère à une échelle globale, son transport par les nuages et son impact sur la radiance,
  • obtenir des profils du réchauffement ou du refroidissement de l'atmosphère par rayonnement de la chaleur généré par les aérosols et les caractéristiques des nuages.

La précision visée est de 10 Watts par m².

Pour atteindre ces objectifs, EarthCARE doit mesurer[2] :

  • Les caractéristiques des strates d'aérosols : fréquence, processus de dispersion, hauteur des couches intermédiaires, types d'aérosol.
  • Caractéristiques des champs de nuages : limites des zones nuageuses et des strates nuageuses, taux de couverture nageuse, présence de strates de liquide/glace/d'air glacé, profils verticaux du contenu en glace et de la taille atteinte par les particules de glace, profils verticaux du contenu en eau liquide et taille des gouttelettes, fluctuations à faible échelle (1 km) de ces caractéristiques.
  • Vitesses verticales pour définir les mouvements de convection et d'accumulation de glace.
  • Mesure des taux de précipitations en cas de crachin ou d'averses intenses.
  • Radiance au sommet de la couche atmosphérique d'origine thermique ou générée par la réflexion du rayonnement solaire.

Instrumentation[modifier | modifier le code]

La charge utile comprend quatre instruments dont deux actifs et deux passifs[3] :

  • un lidar atmosphérique à haute résolution spectrale (ATLID) fournit un profil vertical des aérosols et des nuages peu épais. Il utilise un laser de longueur d'onde 355 nm.
  • un radar (CPR) fournit un profil vertical des dimensions des nuages et permet d'évaluer la vitesse verticale des particules au sein des nuages car à des mesures Doppler. Il opère dans la bande des 94 GHz.
  • Un spectromètre imageur (MSI) à 7 canaux. Son un champ d'observation est de 150 km de large et sa résolution de 500 m par pixel,
  • un radiomètre à large bande (BBR) effectue des mesures de la radiance et des flux au sommet de la couche atmosphérique. Il dispose d'un canal onde courte et un canal onde longue avec trois lignes de visée fixe au nadir vers l'avant dans le sens du déplacement et vers l'arrière.

Caractéristiques techniques du satellite[modifier | modifier le code]

EarthCARE est un satellite d'une masse supérieure à 2 tonnes. Il comprend une plateforme standardisée de type AstroBus-L développée par Astrium et ayant une durée de vie en orbite de 10 ans. Les instruments sont assemblés pour former avec la plateforme un ensemble très compact pour limiter les déformations de la structure. L'objectif est de garantir que les instruments seront tous coalignés comme le prévoient le cahier des charges sans avoir recours à une structure ou des techniques de fabrication complexes et donc coûteuses. Les deux instruments actifs - le radar et le lidar - sont situés sur la partie supérieure de la plateforme tandis que les instruments passifs sont fixés sur la partie inférieure. L'antenne parabolique du radar de 2,5 mètres de diamètre qui est déployée une fois le satellite en orbite est fixée au sommet du satellite tandis que les panneaux solaires qui fournissent l'énergie sont regroupés sur une seule aile fixée sur la partie arrière de la plateforme formant un ensemble de 18,5 mètres de long. Les 5 panneaux solaires ont une superficie de 21 m2 et doivent notamment pouvoir fournir les 2500 Watts nécessaires aux deux instruments actifs. Le satellite est stabilisé 3 axes[4],[5].

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

EarthCARE est une mission développée en coopération par l'Agence spatiale européenne et l'agence spatiale japonaise JAXA. Le Japon fournit le radar CPR et contribue au développement du segment terrestre. La construction du satellite a été confiée à Astrium Allemagne et la plateforme est développée par Astrium Royaume-Uni. Le satellite doit être lancé en 2015 par une fusée Soyouz ou Zenit. Le satellite doit être placé sur une orbite héliosynchrone de 393 km pour une inclinaison de 97°. La durée nominale de la mission est de 3 ans[4].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Source bibliographique[modifier | modifier le code]

  • (en) ESA/JAXA, EarthCARE Mission requirements document,‎ novembre 2006 (lire en ligne)Document utilisé pour la rédaction de l’article
    Cahier des charges de la missions.

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Cahier des charges de la mission, p. 9 op. cit.
  2. a et b (en)« EarthCARE scientific objectives », sur ESA (consulté le 12 novembre 2012)
  3. (en)« EarthCARE instrument overview », sur ESA (consulté le 12 novembre 2012)
  4. a et b (en)« EarthCARE », sur EO Portal (consulté le 12 novembre 2012)
  5. (en)« EarthCARE satellite », sur ESA (consulté le 12 novembre 2012)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]