Metop-SG

IASI-NG sera embarqué sur un satellite METOP-SG A. Le système Metop-SG est fondé sur une paire de satellites différents, Metop-SG A et Metop-SG B, volant sur la même orbite héliosynchrone, chacun transportant une suite d'instruments différents mais complémentaires. Le système assure une continuité de données avec des performances améliorées et de nouveaux instruments pour répondre à l'évolution des demandes de la communauté météorologique.

En plus de IASI-NG, la charge utile des satellites Metop-SG est constituée des instruments suivants :

• METimage (Meteorological Imager, sur Metop-SG A) donnera des informations sur les nuages, la couverture nuageuse, les propriétés des surfaces continentales, les océans, la glace et les températures de surface, etc. L’instrument est fourni par l’agence spatiale allemande DLR.
• MWS (MicroWave Sounder, sur Metop-SG A) mesurera la température atmosphérique et les profils d'humidité.
• SCA (Scatterometer, sur Metop-SG B) fournira les vecteurs de vents de surface des océans et l'humidité des sols.
• RO (Radio Occultation sounder, sur Metop-SG A) fournira la température atmosphérique et les profils d’humidité, ainsi que des informations sur l’ionosphère (couche de l’atmosphère comprise entre 60 et 1000 km d’altitude).
• UVNS/S5 (Ultra-Violet/Visible/Near Infrared/Short Wave Infrared spectrometer -Sentinel-5, sur Metop-SG A) surveillera les divers gaz à l’état de traces, la qualité de l’air, et aidera au suivi du climat.
• MWI (MicroWave Imager, sur Metop-SG B) effectuera un suivi des précipitations et fournira des informations sur l'extension de la glace de mer.
• ICI (Ice and Cloud Imager, sur Metop-SG B) mesurera le parcours, les propriétés et l'attitude des nuages de glace.
• 3MI (Multi-viewing, Multi-channel, Multi-polarization Imager, sur Metop-SG A) donnera des informations sur les aérosols atmosphériques.
• Argos-4 DCS (Data Collection System, sur Metop-SG B) collectera et transmettra des observations et des données depuis la surface, des bouées, des bateaux, des ballons ou des plateformes de collectes de données aéroportées. DCS est fourni par l’agence américaine des océans et de l’atmosphère (NOAA) et le CNES.

Le tableau ci-dessous indique la configuration des 2 satellites :

Contexte

Depuis 2006, les instruments IASI développés par le CNES se succèdent sur les satellites Metop de l’agence européenne de météorologie Eumetsat. Ces interféromètres, qui sondent deux fois par jour l’atmosphère terrestre, ont apporté des avancées significatives en matière de prévisions météorologiques, de suivi climatique et d’étude de la composition chimique de l’atmosphère.

Un successeur développé sous la responsabilité du CNES, lancé par Ariane 6 depuis le Centre spatial guyanais, prend la relève. Son nom : IASI-NG, pour interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge de nouvelle génération.

Alors que la nécessité d’avoir des prévisions météorologiques fiables et précises et de comprendre le climat est plus que jamais d’actualité, cet instrument à la pointe de la technologie assurera la continuité des mesures pour les deux prochaines décennies, en améliorant encore les performances de IASI. Il volera sur trois satellites Metop de seconde génération : Metop-SG A1, Metop-SG A2 et Metop-SG A3 développés par l’Agence spatiale européenne pour Eumetsat. Leurs lancements doivent s’échelonner jusqu’en 2039.

Comme son prédécesseur, le système IASI-NG observera et mesurera deux fois par jour le spectre infrarouge des radiations émises par la Terre depuis une orbite héliosynchrone, sur une bande de 2 000 km de large.

De multiples données atmosphériques au service de la météorologie

L’instrument fournira des données sur les profils atmosphériques de température et de vapeur d’eau, les températures de surface, les paramètres des nuages et les concentrations de plus de 30 gaz traces et d’aérosols. L’objectif est d’améliorer le niveau de précision, déjà très élevé, de IASI, notamment en multipliant par deux la résolution spectrale et le bruit radiométrique. Comme base de référence, les performances minimales attendues de la mission IASI-NG sont celles de IASI (précision de 1 degré pour les profils de température, et de 5% pour les profils d’humidité).

Les principaux produits dérivés de la mission incluent :

1. Profil de température
2. Profil de vapeur d'eau
3. Température de surface des océans
4. Température de surface des continents
5. Couverture nuageuse
6. Altitude du haut des nuages
7. Température en haut des nuages
8. Radiance spectrale émise au sommet de l'atmosphère
9. Émissivité de surface dans les canaux fenêtre
10. Profil d'ozone
11. Colonne totale d’ozone
12. Colonne totale et profil de monoxyde de carbone
13. Colonne totale de dioxyde de soufre volcanique
14. Colonne totale de méthane
15. Colonne totale d’ammoniac
16. Colonne totale d’acide nitrique
17. Colonne totale de dioxyde de carbone
18. Colonne totale de protoxyde d’azote

Les apports attendus concernent d’abord les prévisions météorologiques. L’objectif est d’affiner les modèles de prévision du temps aux échelles mondiale et régionales en fournissant des données réalistes de température et d’humidité, ce qui permettra d’améliorer les capacités des services nationaux météorologiques. Les performances de l’instrument répondront également aux besoins de prévisions locales et régionales à court terme, en particulier pour le suivi des instabilités et les alertes sur des événements intenses ou extrêmes.

Déroulé du projet

La décision de développer la nouvelle génération de sondeur atmosphérique IASI-NG s’inscrit dans le prolongement du succès de la mission IASI à bord du système polaire d’Eumetsat (EPS), opérationnel depuis 2006 à bord des satellites météorologiques en orbites basses Metop.

La coopération entre le CNES et Eumetsat se poursuit, avec l’ambition d’améliorer encore la collecte de données météorologiques et climatiques. En 2012, la conférence des ministres de l’Agence spatiale européenne confirme le choix de développer les satellites Metop SG (seconde génération) qui embarqueront IASI-NG. L’instrument constitue, avec le sondeur micro-ondes et l'imageur, le cœur de la mission du programme EPS-SG.

Le développement de l’instrument, en trois exemplaires, est confié à Airbus Defence and Space, sous la responsabilité du CNES et en partenariat avec de nombreux acteurs de la recherche comme le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) et le Laboratoire atmosphères, observations spatiales (Latmos) de l’Institut Pierre-Simon Laplace et le CNRM de Météo-France.

Après plus 10 ans de développement, le premier modèle de vol de IASI-NG a été intégré au satellite Metop SG A1 en octobre 2024, en prévision d’un lancement par Ariane 6 en 2025. D’ici 2039, 3 satellites Metop SG embarquant IASI-NG seront lancés pour remplacer la constellation actuellement opérationnelle. La durée de vie visée actuellement de chaque instrument IASI-NG est de 7 ans.

Grâce à un système sol optimal, le programme IASI-NG permettra une couverture journalière permanente d’au moins 95 % de la Terre. Au-dessus de l'océan Atlantique, de l'Europe et de la Mer Méditerranée, l’objectif est d'atteindre 99 % de couverture par jour.

Organisation

Les satellites météorologiques Metop SG sont développés sous la responsabilité de l’Agence spatiale européenne dans le cadre du système polaire Eumetsat de seconde génération (EPS SG).

Le développement du programme IASI-NG fait l’objet d’un accord de partenariat entre le CNES et Eumetsat, co-financeurs du programme à hauteur de 230 M€.

Le CNES assure la maîtrise d’ouvrage du programme et, à ce titre, est responsable du développement de IASI-NG, des études de conception au choix du maître d’œuvre Airbus Defence and Space, jusqu’à l’intégration sur les satellites. Le CNES est aussi en charge du développement du segment sol, qui est partiellement intégré dans le segment sol EPS-SG. Cela comprend notamment le logiciel de traitement des données de niveau 1 et le Centre d’expertise technique en charge du suivi des performances du système IASI-NG, qui est exploité par les équipes du CNES au Centre Spatial de Toulouse. Les produits de niveau 2 IASI-NG (profils de température...) sont élaborés dans le segment sol EPS-SG, sous la responsabilité d'EUMETSAT.

Les principaux utilisateurs des observations de mission IASI-NG seront les services nationaux météorologiques et le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF : European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), ainsi que les organismes de recherches sur la qualité de l’air et le climat.

Liens externes

Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :

• Le programme Metop sur le site d’Eumetsat
• Le programme Metop sur le site de l’ESA

Les satellites Metop

Les trois instruments IASI volent sur les satellites de la série Metop : Metop-A (2006-2021), Metop-B (2012) et Metop-C (2018). La charge utile météorologique comprend, en plus de IASI, les instruments suivants :

• AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit). Le rôle principal de cet instrument est de produire des sondages de température au-dessus de zones nuageuses et d’aider les autres instruments infrarouge à détecter des nuages.
• MHS (Microwave Humidity Sounder). Cet instrument mesure la vapeur d’eau à différentes altitudes dans l’atmosphère. Il peut également fournir une évaluation qualitative du taux de précipitation.
• HIRS (High Resolution Infrared Radiation Sounder). Ce sondeur fournit des profils de température et d'humidité (il est embarqué sur Metop-A et Metop-B, mais pas sur Metop-C).
• AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). Cet imageur multispectral fournit des informations caractéristiques des scènes observées : température de surface (terre et mer), couverture et classification nuageuse, couverture de glace et neige, indices de végétations… 

Le cycle de fonctionnement opérationnel de IASI est synchronisé avec les autres instruments météorologiques de la charge utile pour faciliter une utilisation en synergie des données de tous les instruments, ce qui est essentiel pour atteindre les objectifs météorologiques de la mission.

L’instrument IASI

L'instrument est conçu pour acquérir en continu des spectres de l’atmosphère et des images avec un débit de données de 1,5 Mbits/s. Son travail nominal n’est interrompu que lors des opérations de maintien de ses performances (modifications des paramètres du traitement des données, décontamination du radiateur et de l'optique...).

IASI est un spectromètre : il enregistre le rayonnement infrarouge émis par la Terre en analysant les modifications générées par les différents composés présents dans l’atmosphère.

Les caractéristiques principales sont définies de manière à répondre aux exigences de la mission et à se conformer aux capacités du satellite. En particulier, la résolution spectrale et la résolution radiométrique permettent la restitution des profils de température et d'humidité avec une résolution verticale de 1 kilomètre et respectivement une précision de 1 degré Celsius et 10%.

Le champ de vue est compatible avec les autres instruments météorologiques de la charge utile de Metop. Un mécanisme de scan permet de réaliser un balayage perpendiculairement à la trace du satellite. 

Contexte

La qualité et la précision des prévisions météorologiques sont une préoccupation de l’humanité depuis des siècles. Au-delà de la simple question du temps qu’il va faire, cette information revêt un rôle crucial pour le fonctionnement de nombreux secteurs économiques et activités humaines. Or, en quelques décennies, le développement des satellites a permis de grands progrès dans ce domaine.

Depuis les années 70, l’Europe disposait des satellites géostationnaires Meteosat et des données des satellites en orbite basse de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), l’Agence américaine d’observation de l’atmosphère et de l’océan. En 1998, l’organisme européen de météorologie Eumetsat a mis en place avec l’Agence spatiale européenne, l’ESA, un nouveau programme de satellites opérationnels complémentaire des satellites de la NOAA, Metop.

Celui-ci est constitué de trois satellites à orbite polaire, lancés successivement en 2006 (Metop-A), 2012 (Metop-B) et 2018 (Metop-C). La constellation embarque notamment un instrument français développé conjointement par le CNES et Eumetsat. Baptisé IASI (interféromètre atmosphérique de sondage dans l’infrarouge), il fait faire un saut qualitatif significatif aux outils de prévision météorologique. Loin de se limiter à ce seul objectif, IASI représente une avancée majeure pour l’étude du changement climatique et pour le suivi atmosphérique.

L'instrument IASI mesure deux fois par jour le spectre du rayonnement infrarouge émis par la terre, à partir d’une orbite héliosynchrone de faible altitude (800 km) et avec une trace au sol de 2 000 kilomètres de large. Il le fait avec une précision beaucoup plus fine (résolution spectrale et résolution spatiale) que les instruments utilisés auparavant.

L’analyse des spectres enregistrés donne des informations sur les températures dans la basse atmosphère, à la surface des mers et sur les terres émergées, sur l’humidité, sur le couvert nuageux partiel, et sur la température et la pression au sommet des nuages. Elle permet aussi de détecter des éléments chimiques à faible concentration qui ont une incidence notable sur l'effet de serre atmosphérique : ozone, monoxyde de carbone, oxyde d’azote, méthane.

En outre, IASI a la capacité de mesurer la concentration verticale globale des principaux gaz à effet de serre. Il fournit des données scientifiques importantes pour mieux comprendre les processus du climat et mieux les représenter dans les modèles planétaires.

Ces mesures bénéficient à trois grands domaines d’activité : en prévision météorologique, pour les études de composition de l’atmosphère et pour le suivi du climat.

Utilisation en prévision météorologique

IASI permet de restituer l’état initial de l’atmosphère (profils de température et d'humidité) utilisé en météorologie, avec une précision qui améliore fortement la qualité des prévisions. Les objectifs de performance sont de 1 °C pour la température et de 10% pour l’humidité, avec une précision verticale de 1 km.

Les données sont utilisées dans la majorité des centres de prévision météorologique du monde, tant dans les modèles globaux que dans les modèles de fine échelle. L'assimilation des données IASI fait toujours l’objet de recherches, notamment pour mieux prendre en compte les observations nuageuses, les canaux vapeur d’eau et les profils mesurés au-dessus des surfaces continentales.

Utilisation pour les études de composition de l'atmosphère

IASI contribue également à la connaissance de la composition atmosphérique en temps réel et avec une grande précision. Les très bonnes performances radiométriques de IASI permettent de mesurer la présence d’une vingtaine de gaz, dont l’ozone et le monoxyde de carbone, avec des applications concrètes comme la prévision de la qualité de l’air. Les données IASI ont montré qu’il était possible de cartographier des composants que l’on pensait indétectables depuis l'espace comme l’ammoniac, un gaz caractéristique de l’élevage et des activités agricoles. L’observation de certains gaz permet ainsi de détecter des événements terrestres comme les feux (monoxyde de carbone) ou les éruptions volcaniques (dioxyde de soufre) et de suivre le déplacement de ces gaz dans l’atmosphère.

Utilisation pour le suivi du climat

Les performances de IASI et sa longue durée d’exploitation (plus de 25 ans anticipés) permettent de constituer des séries temporelles de plusieurs variables climatiques essentielles, parmi lesquelles on peut notamment citer : 

• la température,
• l'humidité,
• les nuages,
• les aérosols,
• les propriétés des surfaces continentales,
• et les gaz à effet de serre influencés par les activités humaines, comme le dioxyde de carbone et le méthane.

IASI suit ces différentes variables de jour comme de nuit, sur terre et sur mer, ce qui permet d’affiner et valider les modèles climatiques et d’évaluer les mesures mises en place.

Déroulé du projet

L’instrument IASI a été développé par le CNES en coopération avec EUMETSAT. L’interféromètre, réalisé en trois exemplaires par Thales Alenia Space, a été conçu pour voler sur les satellites de la série Metop, programme européen de satellites de météorologie opérationnel initié à la suite d’un accord de collaboration entre l’agence américaine NOAA et Eumetsat en 1998, dont la réalisation a été confiée à Airbus Defence & Space.

Les trois instruments, identiques, ont été intégrés successivement sur les satellites Metop-A, lancé en 2006 par un lanceur Soyouz, Metop-B, lancé en 2012 et Metop-C, lancé en 2018. Metop-A, conçu pour une durée de vie nominale de 5 ans, a été désorbité en 2021 au terme de 15 ans d’activité. Les deux autres instruments IASI continuent de fournir chaque jour des données météorologiques et climatiques à des utilisateurs partout dans le monde.

Durant la prochaine décennie, une nouvelle génération doit prendre la relève afin d’améliorer encore les performances de cette mission. IASI-NG (Nouvelle Génération) sera lancé à bord des satellites météorologiques Metop-SG courant 2025.

Organisation

Outre la maîtrise d’ouvrage de l’instrument IASI, le CNES a développé le logiciel opérationnel de traitement de données scientifiques jusqu’au niveau 1. Le CNES opère également depuis de Centre spatial de Toulouse le centre d’expertise IASI. Ce centre a en charge la surveillance des performances de l’ensemble du système IASI, le suivi et, quand cela est nécessaire, la mise à jour des paramètres de traitement des données et la résolution des problèmes dans les cas d’anomalies de performances du système.

Le système IASI est intégré au Eumetsat Polar System (EPS), le programme satellitaire opérationnel mis en œuvre par Eumetsat. La composante sol d’EPS intègre les procédures de commande et contrôle de IASI, qui permettent d’envoyer des télécommandes à l’instrument et de suivre les télémesures de surveillance de l’instrument, ainsi que le logiciel opérationnel. Eumetsat a en charge le traitement des données, la réalisation des produits et leur distribution aux utilisateurs. 

Documents

Pour aller plus loin, voici des documents pédagogiques et techniques que vous pouvez télécharger :

Instruments, version détaillée (PDF)

Liens externes

Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :

• Site GEODES
• Sentinel-2 sur le site Copernicus sur le site de l’ESA
• Site Sentinel-2 sur le site sentiwiki de l’ESA
• Page Sentinel-2 sur le Site Earth Observation Portal
• Guide de l’utilisateur de Sentinel-2 de l’ESA
• Page de l’instrument MSI sur le site sentiwiki de l’ESA
• Page data processing de Sentinel-2 sur le site de l’ESA
• Site Theia

Les satellites Sentinel-2

Sentinel-2 repose sur l’usage de deux satellites opérationnels, en orbite polaire héliosynchrone à 786 km d’altitude. Afin d’assurer la continuité de la mission, les satellites opérationnels sont remplacés en fin de vie, ce qui peut entraîner des phases d’acquisition à 3 satellites simultanément.

Construits par Airbus Defense and Space, qui fait appel sur ce projet à environ 60 entreprises, les satellites embarquent chacun un même instrument scientifique nommé MSI (Multi Spectral Instrument), détecteur optique sensible à 13 bandes spectrales.

D’une masse d’environ 1,2 tonne, les satellites ont décollé depuis le site de Kourou sur une fusée européenne Vega. Les Sentinel-2 resteront actifs durant 7 années au minimum, emportant suffisamment de carburant pour 12 ans d’opération et se désorbiter en fin de mission. Après Sentinel-2, l’ESA assurera la continuité de la mission avec Sentinel-2 NG, en cours de préparation.

L’orientation et la position spatiale du satellite sont particulièrement importantes puisque l’objectif est de fournir des images à haute résolution. Les données des capteurs d’étoiles sont fusionnées avec une centrale inertielle et un récepteur GNSS au sein d’une unité AOCS (Attitude and Orbit Control Subsystem).

Les satellites Sentinel-2 doivent répondre au défi de la transmission de données : à chaque orbite MSI est capable d’enregistrer plus d’un To d’images multi-spectrales qu’il faut retransmettre aux centres européens. Un transmetteur en bande X peut communiquer avec les stations Copernicus mais les satellites sont aussi équipés pour une transmission laser optique via le système de relais de données européen EDRS (European Data Relay Service).

Les instruments à bord des satellites Sentinel-2

Les satellites Sentinel-2 embarquent chacun un seul instrument scientifique, nommé MSI (MultiSpectral Instrument), d’une masse de 290 kg et conçu par Airbus Defense and Space en France.

MSI est un ensemble de capteurs optiques passifs : la collecte des données repose sur la réflexion de la lumière solaire sur la surface et l’atmosphère terrestre. Les images capturées ont une largeur (une fauchée) de 290 km sur le sol terrestre et le satellite réalise des périodes d’observation de 17 minutes en moyenne (32 minutes maximum, jusqu’à saturation de la mémoire interne de traitement), créant des « bandes » d’images exploitables.

Le fonctionnement reprend celui d’un appareil photographique, avec quelques spécificités liées à la mission Sentinel-2 :

• Trois miroirs en carbure de silicium (à très haute stabilité optique) collectent cette lumière et la transfèrent à deux plans focaux.
• Chaque plan focal est adapté au domaine de longueur d’onde étudié. Sur les 13 longueurs d’onde observées par le MSI, 10 sont en VNIR (Visible et proche infrarouge), et 3 autres en SWIR (Infrarouge ondes courtes).
• Sur chaque plan focal, MSI réceptionne la lumière grâce à 12 capteurs disposés en quinconce sur 2 rangées à l’horizontale.
• La séparation des résultats sur chaque longueur d’onde est réalisée par des filtres physiques disposés sur les capteurs, et raffinée par des filtres numériques.

Pour protéger les capteurs d’une possible illumination par le Soleil, MSI est équipé d’un obturateur mécanique qui est aussi utilisé pour des phases d’étalonnage.

Comme il n’y a qu’une prise de lumière, la fauchée est identique pour chaque capteur, mais la résolution spatiale varie selon la longueur d’onde concernée.

Contexte

Sentinel-2 est la composante optique multi-spectrale du programme européen Copernicus. Ses deux satellites opérationnels en orbite depuis mars 2017 (Sentinel-2 B) et septembre 2024 (Sentinel-2 C) ont pour mission d’acquérir en continu des images multi-spectrales à haute résolution (13 bandes spectrales entre 10 et 60 mètres de résolution spatiales) des surfaces terrestres émergées et avec une courte périodicité (autour de 5 jours) entre deux observations.

La continuité des observations peut être renforcée en exploitant les images multi-spectrales fournies par d’autres satellites tels que SPOT et Landsat.

Sentinel-2 A, lancé en juin 2015 et remplacé depuis janvier 2025 par Sentinel-2 C, reste fonctionnel. Il va continuer à être exploité pendant quelques temps encore, offrant une fréquence d’observation encore plus grande, notamment sur l’Europe.

Sentinel-2 offre au sein de Copernicus des données brutes qui, après traitements, permettent le suivi de nombreuses thématiques telles que l’occupation des sols, l’urbanisation, l’évolution des forêts, des zones humides et de la végétation, des glaciers et des littoraux. Les quatre missions principales d’observation sont regroupées sous les thèmes suivants :

• Santé des plantes et phénologie : l’observation par Sentinel-2 regroupe des données-clés (à travers ses 3 longueur d’onde rouge – proche infrarouge) sur la végétation, la couverture humide, la chlorophylle et les différentes cultures en place.
• Changements des sols : l’occupation des sols et son évolution au cours du temps sont indispensables pour gérer les ressources naturelles, observer la déforestation et ses impacts, et préparer une occupation durable des sols.
• Ressources hydriques : observer la qualité de l’eau à travers sa turbidité et sa pollution, l’évolution des algues dangereuses et l’impact humain sur les littoraux.
• Cartographie d’urgence et des risques : à travers le programme Copernicus Emergency Management Services, Sentinel-2 peut analyser l’évolution des catastrophes naturelles (ouragans, feux de forêts, etc..), prévenir et suivre les inondations. Sentinel-2 a même apporté de précieuses données pour le suivi des foyers de malaria en repérant avec précision les conditions au sol qui favorisent l’apparition de foyers épidémiques.

La mission Sentinel-2 collecte de façon systématique les données terrestres continentales au-delà de 56° Sud (latitude du Cap Horn) jusqu’à 83° Nord (Nord du Groënland). Cela inclut :

• Les îles à la surface supérieure à 100km²
• Les îles au sein de l’Union Européenne
• Les littoraux et toutes terres situées à moins de 20km des côtes
• La mer Méditerranéenne
• Les lacs et mers fermées

Déroulé du projet

Sentinel-2 B et C sont sur une orbite circulaire héliosynchrone à 786 km d’altitude en moyenne, inclinée à 98,62°. Cela signifie qu’un point du globe est observé tous les 5 jours avec les mêmes conditions d’éclairement et de visée. Les variations du paysage constatées sont ainsi plus facilement attribuables aux facteurs saisonniers ou naturels qu’à des changements des conditions de mesure. Les satellites survolent les mêmes zones du globe avec une illumination systématiquement identique, correspondant à 10h30 du matin au-dessus des zones survolées. Cela évite au maximum les ombres au sol, tout en minimisant la couverture nuageuse. De plus, les passages de Sentinel-2 B et C sont prévus pour être compatibles avec les images des programmes SPOT-5 et Landsat : les images peuvent être fusionnées pour améliorer la fréquence temporelle d’observation.

Organisation

Sentinel-2 est une composante importante du programme européen Copernicus. La Commission Européenne fixe ses objectifs et assure la responsabilité financière de Copernicus, tandis que l’ESA est chargée de sa mise en application en collaboration avec les instances européennes et les agences nationales. L’organisation européenne pour les satellites météorologiques (EUMETSAT) et le centre européen de prévision météorologique (ECMWF) sont aussi partie intégrante de Copernicus.

L’ESA est responsable des opérations du segment sol des missions Sentinel-1, 2 et 3 et du satellite Sentinel-5p, qui collectent chaque jour des milliers d’images. Ces données sont disponibles de façon ouverte et gratuite aux utilisateurs, avec un objectif ambitieux : mieux comprendre notre planète et améliorer la qualité de vie des citoyens européens.

Le rôle du CNES

Le CNES dispose d’une expertise reconnue des satellites optiques pour l’observation terrestre grâce au programme SPOT. L’agence a livré son savoir-faire pour les logiciels de traitement des images brutes de Sentinel-2, et pour l’étalonnage des instruments en vol, notamment au cours de la phase de préparation en orbite avant la mise en service définitive. Le CNES assure également un suivi continu de la qualité radiométrique et géométrique des images produites. Le CNES s’est engagé pour la diffusion des données de Copernicus au grand public et organise des campagnes de validation pour que de futures applications puissent exploiter efficacement les données de Sentinel-2.

Les images de Sentinel-2

Les images « brutes » (aussi appelées niveau 1A) de Sentinel-2 ne sont pas accessibles pour le grand public. Les données transférées sur les serveurs au sol doivent d’abord être traitées, géolocalisées et étalonnées (les traitements sont décrits dans les Algorithm Theoretical Basis Document). Les images sont ensuite découpées en « tuiles » (zones de 110 km par 110 km se recouvrant de 10 km) et mises à disposition sur une plateforme ESA dédiée : le Copernicus Data Space Ecosystem (CDSE). 

Le CNES fournit aussi ces images tuilées sur sa plateforme GEODES au niveau 1C, corrigées géométriquement et en réflectance au sommet de l’atmosphère ; ou au niveau 2A, données de réflectance au sol corrigées de l’atmosphère. Le niveau 2A produit par le CNES est issu de la chaîne de traitement Sentinel-2 MAJA, développée par le CESBIO (Centre d’Etudes Spatiales de la Biosphère) et initiée avec l’agence spatiale allemande DLR en 2005. Les données de réflectance MAJA tirent parti des acquisitions prises au cours du temps pour améliorer les corrections et fournissent des masques précis d’eau, de nuages et d’ombres de nuages.

Les images de Sentinel-2 au niveau 2A sur le site de Theia

Liens externes

Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :

• Vega-C sur le site du Centre Spatial Guyanais
• Vega-C sur le site d’Arianespace
• Site d’ArianeGroup
• Vega-C sur le site d’Avio
• Site d’Europropulsion
• Vega-C sur le site de l’ESA
• Site de l’ASI

Installations au sol

Vega-C est lancé depuis le Centre Spatial Guyanais, sur le même site que le lanceur Vega.

Le complexe de lancement Vega existant a été modifié pour accueillir ce nouveau système de lancement. Le portique mobile dispose désormais d’un pont roulant plus puissant, de nouveaux renforts en porte-à-faux, de volets de plateforme, d’un nouveau secteur de mât et de palettes, tandis que des services fluides modifiés ont été installés sur le pas de tir.

Ces modifications rendent le pas de tir et le portique compatibles avec les deux véhicules, Vega et Vega-C et a permis de faire la transition entre ces deux lanceurs. Le dernier Vega a quitté le pas de tir guyanais le 5 septembre 2024. Il n’y aura maintenant plus que des lancements Vega-C.

La préparation du lancement se déroule sur le pont roulant, à l'intérieur d'un bâtiment mobile de 50m de haut et de plus de 1000 tonnes, qui abrite tout l'équipement de soutien pour assembler et vérifier la fusée de manière sûre et confortable pour le personnel et les équipements.

Préparation du lanceur

Les éléments du lanceur Vega-C arrivent par bateau au port de Pariacabo à Kourou. Ils sont ensuite acheminés par la route jusqu’au Centre Spatial Guyanais. Ils sont stockés puis transportés sur le pas de tir Vega, sous le portique mobile.

Une fois le premier étage (P120) positionné sous le portique mobile il est rejoint par le deuxième étage (Zefiro-40) puis le troisième étage (Zefiro-9). L’étage supérieur (AVUM+) est ensuite intégré au-dessus et rempli de carburant.

Préparation de la charge utile

Les charges utiles de Vega-C partagent certaines des installations de préparation des charges utiles d'Ariane. Les bâtiments de préparation des charges utiles permettent le déballage des satellites et des équipements de contrôle, les travaux d'assemblage mécanique, les inspections électriques et mécaniques et la vérification des sous-systèmes de la charge utile.

Avant d’être mis sous coiffe dans son hall de préparation, le satellite est fixé sur une structure qui lui permettra d’être séparé de la fusée et placé sur sa bonne orbite.

Une fois la coiffe refermée autour de son ou ses passager(s), elle est prête pour son transfert jusqu'au pas de tir.

Dans la chronologie d’assemblage du lanceur, la coiffe est transférée en dernier sous le portique mobile. Elle y est ensuite hissée et assemblée au-dessus de l’étage supérieur.

Campagne de lancement

La séquence de vol débute par l’allumage du moteur P120C. Après une combustion d'environ deux minutes, il se sépare du lanceur.

Avec l'allumage du 2e étage, le moteur Zefiro-40 prend le relais du P120C et continue à propulser le lanceur pendant deux autres minutes. Il s'en sépare ensuite, et c'est le troisième étage Zefiro-9 qui prend le relai et fournit la poussée au lanceur.

Une fois arrivé à une altitude de plus de 140 km, hors de l'atmosphère, les 2 demi-coiffes se séparent, laissant les satellites poursuivre leur voyage à découvert.

Après deux minutes et trente secondes de propulsion, le Zefiro-9 se détache lui aussi du lanceur.

Le moteur AVUM+ réallumable prend alors le relais pour propulser l’étage supérieur jusqu’aux orbites de libération des satellites. Sa durée de fonctionnement dépend de sa mission.

Après la séparation des satellites, le moteur est allumé une dernière fois pour désorbiter l'étage supérieur et éviter de laisser des débris en orbite.

Suivi de mission

Le centre de contrôle opérationnel de Vega-C, appelé Pandora, est situé à côté de la salle de contrôle Jupiter au Centre Spatial Guyanais.

Le centre opérationnel est comme le cockpit d'avion, permettant de surveiller le lanceur, tandis que Jupiter est comme le contrôle du trafic aéroportuaire qui surveille et contrôle tous les aspects d'un lancement.