Sentinel-2

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Sentinel-2
Description de cette image, également commentée ci-après

vue d'artiste

Données générales
Organisation Agence spatiale européenne
Programme Copernicus
Domaine observation optique des sols
Statut en développement
Lancement Sentinel-2A :
Sentinel-2B :
Lanceur Vega
Durée de vie 7,25 ans
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 1200 kg
Orbite Orbite héliosynchrone
Périapside 786 km
Inclinaison 98,5
Principaux instruments
MSI Imageur multi-spectral

Sentinel-2 est une série de satellites d'observation de la Terre de l'Agence spatiale européenne développée dans le cadre du programme Copernicus dont les deux premiers exemplaires ont été mis en orbite en 2015 et 2017. L'objectif du programme est de fournir aux pays européens des données complètes et actualisées leur permettant d'assurer le contrôle et la surveillance de l'environnement. Les satellites Sentinel-2 constituent une des composantes spatiales de ce programme qui comprend également notamment les Sentinel-1 (observation radar tout temps) et Sentinel-3. Ils doivent fournir l'imagerie optique haute résolution permettant l'observation des sols (utilisation des sols, végétation, zones côtières, fleuves, etc.) ainsi que le traitement des situations d'urgence (catastrophes naturelles...).

Chaque satellite, d'une masse d'environ 1 200 kg, emporte une charge utile constituée par l'imageur multi-spectral MSI qui fournit des vues dans 13 bandes spectrales en lumière visible et proche infrarouge avec une résolution comprise entre 10 et 60 mètres et une fauchée de 290 km. Les satellites circulent sur une orbite héliosynchrone de 10h30. En configuration opérationnelle l'agence spatiale maintiendra deux satellites de manière à repasser au-dessus des mêmes zones tous les cinq jours. La durée de vie minimale est de 7,25 ans. Les Sentinel-2 disposent d'un système de transmission de données par laser permettant de transférer celles-ci vers les satellites géostationnaires EDRS avec un débit très élevé.

Contexte[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Copernicus (programme) et Sentinel (satellite).

Les satellites Sentinel-2 font partie du programme Copernicus financé par l'Union européenne qui comprend d'une part un volet spatial géré par l'Agence spatiale européenne d'autre part le recueil de données in situ organisé depuis le sol, le traitement des données ainsi que la restitution de celles-ci sous forme de services adaptés aux utilisateurs. L'objectif est de mettre à disposition des pays européens de manière normalisée et continue des informations sur le sol, les océans, le traitement de l'urgence, l'atmosphère, la sécurité et le changement climatique. Le programme est en cours de mise en place.

Le segment spatial du programme repose en 2015 sur les instruments de nombreux satellites européens aux caractéristiques hétérogènes dont le plus emblématique était ENVISAT qui a cessé ses opérations en 2012. Pour remplacer et normaliser le recueil des données l'Agence spatiale européenne a décidé de développer 7 familles de satellites ou d'instruments :

  • Les satellites Sentinel-1 doivent fournir une imagerie radar tout-temps, jour et nuit, à des fins d'observation du sol et des océans. Sentinel-1A a été lancé le 3 avril 2014. Sentinel-1B a été lancé le 25 avril 2016.
  • Les satellites Sentinel-2 doivent fournir des images multi-spectrales à grande résolution. Sentinel-2A a été lancé le 23 juin 2015 et Sentinel-2B le 07 mars 2017.
  • Les satellites Sentinel-3 fournissent des données optiques, radar et altimétrique sur les océans et continents. Le lancement du premier satellite Sentinel-3 était prévu fin 2017.
  • Sentinel-4 est constitué par des instruments embarqués comme charge utile sur les satellites météorologiques géostationnaires Météosat de Troisième Génération (MTG) de EUMETSAT. Ils fournissent des données sur la composition de l'atmosphère. Le premier doit être lancé en 2018.
  • Sentinel-5 : ces instruments fournissent également des données sur la composition de l'atmosphère. Ils doivent être embarqués comme charge utile sur les satellites météorologiques polaires MetOp de deuxième génération (EPS-SG) développés par EUMETSAT. Le premier satellite doit être lancé en 2019.

Développement du programme[modifier | modifier le code]

Le contrat de fabrication du premier Sentinel-2 d'un montant de 195 M€ est attribué le 17 avril 2008 à EADS Astrium Satellites devenu par la suite Airbus Defence and Space[1]. L'établissement de Friedrichshafen (Allemagne) est responsable de la conception du système, de la plate-forme, de l'intégration et des tests du satellite. L'établissement de Toulouse (France) fournit l'instrument multi-spectral MSI tandis que le site de Madrid (Espagne) est responsable de la structure mécanique du satellite, de l’équipement thermique et du faisceau de câbles. Les autres participants industriels majeurs sont Jena-Optronik (Allemagne), Boostec (France), Sener et GMV (en) (Espagne). La construction du deuxième satellite Sentinel-2b est également attribuée à Airbus pour une somme de 105 millions € le 31 mars 2010[2].

Fin novembre 2011 la structure de la plateforme réalisée par CASA en Espagne est installée dans la salle blanche de l'établissement de Friedrichshafen d'Astrium/Airbus donnant le coup d'envoi à l'assemblage du satellite[3]. Le 16 décembre 2011, l'ESA choisit le nouveau lanceur européen Vega pour la mise en orbite du premier satellite Sentinel-2[4]. Le 9 février 2012 l'ESA choisit le lanceur Rokot pour la mise en orbite du deuxième satellite Sentinel-2b[5]. L'assemblage de Sentinel-2a s'achève au cours de l'été 2014 et le satellite entame une série de test mécanique, thermique et électromagnétique à l'IABG à Ottobrun début août[6]. Fin avril, le satellite est transporté par avion jusqu'au centre spatial de Kourou pour être assemblé sur son lanceur[7].

Objectifs[modifier | modifier le code]

Les satellites Sentinel-2 doivent fournir des images multi-spectrales à grande résolution qui doivent permettre de poursuivre la collecte des données réalisées par les missions Landsat et Spot tout en améliorant leur qualité. Il s'agit d'alimenter les services opérationnels Copernicus concernant l'observation des terres émergées et les services de sécurité :

  • observation de la couverture des sols et de leurs utilisations, réalisation de cartes mettant en évidence les évolutions de celle-ci ;
  • réalisation de cartes agrégeant les variables géophysiques (chlorophylle, humidité, ...) ;
  • carte des risques ;
  • prises d'images rapides pour les secours sur les lieux de catastrophes.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Sentinel-2 est un satellite parallélépipédique de 3,4 m de long avec une section de dimension maximale 1,8 x 2,35 m en position repliée. Sa masse au lancement est de 1 200 kg dont 290 kg pour l'instrument MSI et 117 kg d'hydrazine. Le satellite utilise la plateforme standardisée AstroBus-L d'Airbus conçue pour les missions en orbite basse avec injection directe par le lanceur sur l'orbite cible. Le satellite est stabilité 3 axes. La détermination de l'orientation est obtenue grâce à des viseurs d'étoiles multi-têtes montés directement sur la structure portant l'instrument MSI pour permettant une meilleure précision et stabilité du pointage de celui-ci. Cet équipement est complété avec un récepteurs GPS bi-fréquence, des magnétomètres, des senseurs solaires et senseurs de Terre, deux centrales à inertie redondantes et des accéléromètres. Pour modifier son orientation, le satellite a recours à quatre roues de réaction trois magnéto-coupleurs et à de petits propulseurs brulant de l'hydrazine fournissant 1 newton de poussée. Le satellite a connaissance de sa position dans l'espace avec une précision inférieure à 20 mètres et de son orientation avec une précision inférieure à 10 μrads[8],[9].

Les panneaux solaires orientables sont constitués de cellules photovoltaïques à l'arséniure de gallium triple jonction et ont une superficie de 7,2 m2. Ils fournissent 1,7 kW en fin de vie alors que la consommation moyenne est de 1,4 kw. L'énergie est stockée dans des batteries Li-ion d'une capacité de 87 ampères-heures. Le satellite dispose d'une capacité de stockage des données de 2,4 térabits. Les échanges de données se font en bande X avec un débit effectif de 520 mégabits/seconde. Les télécommunications peuvent également se faire par voie optique (laser) en passant par les relais assurés par les satellites EDRS placés en orbite géostationnaire. Les commandes et paramètres de fonctionnement du satellite sont transmis en bande S avec un débit de 64 kilobits pour la voie montante et de 2 mégabits pour la voie descendante. Le satellite est conçu pour une durée de vie minimale de 7,25 ans avec un objectif de 12 ans[8],[9].

Instrument MSI[modifier | modifier le code]

Les satellites Sentinel-2 sont équipés d'un unique instrument, l'imageur multi spectral MSI d'une masse de 275 kg. MSI utilise la technique du pushbroom. Deux types de capteurs sont utilisés respectivement un détecteur en technique CMOS pour la lumière visible et un détecteur en technologie Mercure-Cadmium-Tellure pour l'infrarouge. MSI fonctionne dans treize bandes spectrales allant du visible au moyen infrarouge. Les images dans quatre bandes spectrales (bleu (490 nm), vert (560 nm), rouge (670 nm) et proche infrarouge (850 nm)) sont fournies avec une résolution de 10 m. Trois bandes spectrales (440, 940 et 1370 nm) sont destinées aux corrections atmosphériques avec une résolution de 60 m tandis que dans les six bandes restantes la résolution est de 20 m. L'instrument effectue des prises d'images sur une largeur de 290 km[8].

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Le premier satellite de la série, Sentinel-2a a été placé en orbite par un lanceur européen Vega tiré le 23 juin 2015 à h 52 GMT depuis la base de Kourou[10]. Le second devait l'être par un lanceur Rockot en 2016[11],[12], mais a finalement a été placé en orbite par un lanceur européen Vega tiré le 7 mars 2017 à h 49 GMT depuis la base de Kourou[13]. La mission des satellites doit durer au minimum sept ans, éventuellement prolongeable de cinq ans.

Orbite et surface couverte[modifier | modifier le code]

L'orbite héliosynchrone retenue (altitude 786 km, inclinaison 98,5°) est proche de celle des satellites Landsat et Spot tandis que l'heure de passage (10h30) est identique à celle de Landsat. Ce choix doit permettre d'assurer la continuité des données collectées par ces satellites et permettre la construction de séries temporelles sur le long terme. Les deux satellites circuleront avec un phasage de 180° pour permettre une fréquence de revisite de 5 jours à l'équateur. Des données doivent être collectées de manière systématique au-dessus des terres et des zones côtières entre les latitudes 56° sud et 84° nord, y compris au-dessus des îles lorsque leur superficie est supérieure à 100 km2. Les îles de l'Union européenne, et toutes les îles à une distance inférieure à 20 km de la côte, l'ensemble de la Mer Méditerranée, les mers fermées, les lacs seront également couverts.

Données d'apprentissage[modifier | modifier le code]

En juin 2013, le Centre National d'Études Spatiales (CNES) a commencé à distribuer des données d'apprentissage acquises par le satellite SPOT 4 avec une répétitivité identique à celle de Sentinel-2, afin d'aider les futurs utilisateurs de Sentinel-2 à mettre en place leurs méthodes de traitement et à développer des applications basées sur les séries temporelles d'images. Cette expérience, appelée SPOT4 (Take5), s'est déroulée de février à juin 2013, et a fourni des séries temporelles sur 45 sites pour une grande variété d'applications. Pour faire cette expérience, l'altitude de l'orbite de SPOT4 a été abaissée de 2 kilomètres pour le placer sur orbite avec un cycle de 5 jours. Pour plus d'information, un numéro spécial de la revue Remote Sensing a été consacré à l'expérience[14].

Cette expérience a été renouvelée avec le satellite SPOT 5, grâce à un cofinancement de l'ESA et du CNES, d'avril à septembre 2015. Sur cette nouvelle expérience, 150 sites répartis sur tous les continents ont été observés tous les 5 jours.

Les données des deux expériences sont disponibles sur le site de distribution des expériences SPOT (Take5)[15].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « GMES Sentinel-2 satellite contract signed », Agence spatiale européenne,
  2. (en) « Astrium to build ESA's second Sentinel-2 satellite for GMES », Agence spatiale européenne,
  3. (en) « ESA’s Sentinel-2 shapes up for testing », Agence spatiale européenne,
  4. (en) « Two GMES satellites to be launched on Europe’s new Vega rocket », Agence spatiale européenne,
  5. (en) « Rockot to launch two Sentinel satellites », Agence spatiale européenne,
  6. (en) « A wing for Sentinel-2A », Agence spatiale européenne,
  7. (en) « Last stretch before being packed tight », Agence spatiale européenne,
  8. a, b et c (en) « Copernicus: Sentinel-2 — The Optical Imaging Mission for Land Services », EO Portal (ESA) (consulté le 22 juin 2015)
  9. a et b (en) « Sentinel-2 — Data Sheet », Agence spatiale européenne (consulté le 22 juin 2015)
  10. (en) « Second Copernicus environnemental satellite safely in orbit », Agence spatiale européenne,
  11. http://www.esa.int/esaLP/SEM097EH1TF_LPgmes_0.html
  12. « Sentinel-2 », ESA Earth Online (consulté le 17 août 2014)
  13. esa, « Lancement du deuxieme satellite du programme Copernicus offrant une vision polychrome », European Space Agency,‎ (lire en ligne)
  14. (en) « Numéro Spécial de la revue remote sensing consacré aux expériences SPOT (Take 5) », MDPI (consulté le 20 octobre 2015)
  15. (en) « Serveur de distribution SPOT (Take5) » (consulté le 20 octobre 2015)

Documents de référence[modifier | modifier le code]

  • (en) ESA Sentinel-2 Team, GMES Sentinel-2 mission requirements document, ESA, , 42 p. (lire en ligne)
    Cahier des charges des satellites Sentinel-2

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]