Principe du système DORIS

Le système DORIS est basé sur le principe de l'effet DOPPLER. C'est l'effet qui est à l'origine du décalage de la fréquence d'une onde lorsqu'un transmetteur et un récepteur sont en déplacement relatif l'un par rapport à l'autre. En conséquence, la fréquence du signal reçu n'est pas la même que celle du signal transmis. La fréquence augmente lorsque les deux objets se rapprochent et diminue lorsqu'ils s'éloignent. Le système DORIS transmet et reçoit des ondes radios. Le récepteur est sur le satellite et les transmetteurs sont des balises au sol.

Les balises orbitographiques DORIS transmettent des signaux sur deux fréquences séparées (2036.25 MHz et 401.25 MHz) au satellite. Le récepteur à bord du satellite analyse les fréquences du signal reçu pour calculer sa vitesse par rapport à la Terre. Cette vitesse est fournie aux modèles de détermination de l'orbite pour dériver la position en orbite du satellite au centimètre près en composante radiale.

L’instrument embarqué DORIS

L'instrument Doris fait partie de la charge utile du satellite. Il comprend un récepteur qui mesure la vitesse radiale (voir l'effet Doppler) et une antenne omnidirectionnelle. Le récepteur est piloté par un oscillateur ultrastable (OUS). Toutes les 10 secondes, il mesure le décalage Doppler de la fréquence du signal radio transmit par les balises à 400 MHz et 2 GHz. La mesure du décalage du signal à 400 MHz est vitale pour la réduction des erreurs de propagation dans l'ionosphère.

Depuis le lancement du satellite Spot 4 en janvier 1998, le navigateur Diode (Détermination Immédiate d'Orbite par Doris Embarqué), qui permet de calculer en temps réel la trajectoire du satellite avec une précision qui va de quelques mètres à quelques centimètres selon la mission, a été ajouté au système du satellite. Les versions successives du système Doris ont inclus quatre générations de récepteur.

Quatre générations d'instruments Doris ont été développées, chacune compatible avec le réseau de stations. Les deux éléments que tous les instruments partagent sont l'acquisition de mesures toutes les 10 secondes et le système bi fréquence. La miniaturisation des circuits électroniques a permis d'inclure au boîtier Doris deux récepteurs chacun ayant 7 canaux bi fréquence et deux OUS (Oscillateur Ultra Stable).

Les stations

Une station Doris comprend une balise (il existe trois générations de balises), une antenne omnidirectionnelle, et un ensemble de capteurs de pression, de température et d'humidité. Les balises transmettent des signaux sur deux fréquences : 2036.25 MHz et 401.25 MHz. Les deux signaux sont modulés pour envoyer des messages contenant un numéro d'identification, une information temporelle, des données des capteurs météorologiques et des données d'ingénierie (puissance, etc.).

Le réseau de stations comprend :

• Environ 60 balises actives de 4 générations successives (2dernières générations en service)
• Balises bi fréquence à 401.25 et 2036.25 MHz
• Quatre balises maîtresses (capables de télécharger des commandes à l'instrument) : Toulouse, Kourou, Hartebeestoek, Papeete

Le Centre de Contrôle et de Traitement

Les relais satellites acquièrent et stockent les données à intervalles réguliers au SSALTO, centre de contrôle mission Doris à Toulouse, France. Ce centre surveille les opérations des stations, traite les mesures, calcule l'orbite des satellites équipés d'un instrument Doris, et archive et distribue les données. Depuis sa première mission en 1990, Doris a acquis 50 millions de mesures pour la communauté scientifique internationale.