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.