Contexte

L'objectif principal de la mission Sentinel-3 est de mesurer la topographie de surface de l'océan, la température et la couleur de surface du sol et de l'océan avec une haute précision et une grande fiabilité pour fournir les systèmes de prévision des océans, la surveillance environnementale et climatique.

Cette mission fournit également des paramètres essentiels sur les surfaces terrestres, notamment pour les surfaces hydrologiques (hauteur des lacs, rivières et réservoirs / températures des grands lacs / qualité des eaux) et glaciologiques (épaisseur et étendue de la glace de mer / suivi des calottes polaires).

Parmi les services liés à l'océan attendus de Sentinel-3, on peut citer la prévision numérique des océans, la sécurité en mer, la surveillance des zones côtières, de l'océan hauturier et des glaces. Les missions de Sentinel-3 s'appliquent également aux surfaces terrestres et à la cryosphère.

Dans chacun de ces domaines, les variables majeures sont : 

• La hauteur de la surface des océans (SSH)
• La hauteur des vagues
• La vitesse du vent en surface océanique
• La température de surface des océans (SST)
• La couleur de l'océan (OC)
• La couleur des sols (LC)
• Le niveau de la surface des rivières et des lacs (WSE)
• La température de surface des lacs (LSWT)
• La couleur des lacs
• Le niveau et l'épaisseur des glaces de mer flottantes
• La topographie des glaciers et des calottes polaires

Le Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS, service de surveillance du milieu marin) distribue les produits dérivés de Sentinel-3 pour les centres océanographiques opérationnels.

Le Copernicus Land Monitoring Service (CLMS, service de surveillance des surfaces continentales) distribue les produits dérivés de Sentinel-3 pour les centres hydrologiques opérationnels.

Le portail hydroweb.next de THEIA diffuse plusieurs produits utiles aux études hydrologiques, dont des séries temporelles de hauteur d’eau sur les lacs et les rivières, qui incluent des mesures de Sentinel-3 qui sont mises à jour quelques jours après observation.

Déroulé du projet

Après le lancement de chaque unité de la constellation Sentinel-3 (Sentinel-3A le 16 février 2016 et Sentinel-3B le 25 avril 2018), les mois qui ont suivi ont été passés à s'assurer du bon fonctionnement en orbite. Cette phase a été réalisée par l'ESOC (Centre d'opérations spatiales européen de l'ESA), à Darmstadt, en Allemagne. Après la recette en vol, l'ESA a transféré les opérations en orbite à EUMETSAT, aussi à Darmstadt.

Organisation

La mission est le résultat d'une collaboration étroite entre l'ESA, la Commission Européenne, EUMETSAT, l'industrie, les fournisseurs de service et les utilisateurs de données.

L'ESA et EUMETSAT partagent la responsabilité pour que la mission se déroule au mieux.

L'ESA et EUMETSAT sont responsables du segment sol pour les produits surfaces continentales et EUMETSAT du segment sol pour les produits marins et des opérations du satellite.

Le segment sol de Sentinel-3 est composé de 3 éléments principaux :

• Le Flight Operation System (FOS) géré par EUMETSAT
• Le FOS géré par l’ESA
• Le Payload Data Ground Segment (PDGS)

Flight Operation System (FOS)

Ces systèmes gèrent le suivi et le contrôle du satellite et se sa charge utile, à partir de stations au sol et d’un réseau de communication. Le FOS d’EUMETSAT a la responsabilité des opérations de routine, tandis que le FOS de l’ESA avait la responsabilité de la Phase de Launch and Early Orbite (LEOP) et du commissioning du satellite.

Payload Data Ground Segment (PDGS)

Il s’agit de la partie du segment sol dans laquelle transitent et sont traitées les données venant du satellite et de sa charge utile. Parmi les différents systèmes impliqués, on peut noter la répartition de la charge de travail en deux thématiques : le Marine PGDS (produits concernant l’environnement marin, géré par EUMETSAT) et le Land PGDS (produits concernant les terres émergées, géré par l’ESA depuis le centre ESRIN en Italie).

Rôle du CNES

Suite à un accord de coopération avec l'ESA, le CNES a fourni l'instrument DORIS embarqué sur les deux premiers satellites (S3-A et S3-B), essentiel pour déduire la hauteur des océans des données du radar altimètre. Outre DORIS, le CNES apporte son expertise sur une grande partie de la mission Sentinel-3, notamment sur le traitement et la caractérisation/validation des instruments de la charge utile altimétrique (altimètre, radiomètre, GNSS et DORIS) mais aussi sur la caractérisation des instruments optiques (OLCI et SLSTR).

Ces activités ont été conduites depuis le début du projet Sentinel-3 pour le compte de l’ESTEC lors des phases de développement et validation de Sentinel-3A et 3B, et de l’ESRIN depuis la recette en orbite. Dans ce contexte, le CNES mène de nombreux travaux pour améliorer la qualité des produits sur toutes les surfaces. Elles seront reconduites en grande partie pour les modèles C et D de cette famille de satellites. Le CNES est également fortement impliqué sur la spécification et la production (via le programme Theia, avec notamment le LEGOS et CLS) des séries temporelles de hauteurs d’eau sur les lacs et les rivières.