Contexte

La mission Sentinel-6 (précédemment nommée : Sentinel-6/Jason-CS pour Continuity of Service) fait suite aux missions Topex/Poseidon, Jason-1, Jason-2 et Jason-3 et permet d'en assurer la continuité grâce au programme européen Copernicus. La durée de vie nominale des satellites Sentinel-6 est de 5 ans et demi après le lancement sachant que les consommables (Ergols) sont dimensionnés pour une durée de vie en orbite d’au moins 7 ans. Cette mission partagée entre l’Union Européenne et les États-Unis a donc pour objectif principal d'assurer la continuité opérationnelle de la collecte et de la distribution de données altimétriques de haute précision sur l’ensemble des océans, dans le but de mesurer le niveau des mers ainsi que d’en dériver les courants océaniques. Cette contribution est essentielle pour améliorer la compréhension de ces phénomènes, suivre leur évolution et caractériser l’effet du changement climatique.

La mission Sentinel-6 prend également en compte le retour d'expérience sur les séries de données altimétriques établies depuis les années 90. Ainsi, lors de l'OSTST 2009 à Seattle, les scientifiques ont insisté sur le besoin de continuité et de cohérence des mesures au cours de missions successives pour la mesure du niveau moyen des mers. Ce besoin a été ré-exprimé en 2025 pour le design des successeurs de Sentinel-6.

La mission Sentinel-6 assure la poursuite de la mission altimétrique de référence, reconnue par le service marin CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service).

Sentinel-6 est une mission d’altimétrie qui collecte des données pour faire progresser 4 thématiques, grâce à l’altimètre radar Poseidon-4 :

• Les variations du niveau de la mer
• Les produits dérivés de la mesure altimétrique
• L’altimétrie sur les continents (hydrologie)
• L’océanographie opérationnelle

Les variations du niveau de la mer

L'altimétrie par satellite permet de mesurer finement (avec une précision centimétrique), globalement et quasiment instantanément (à l'échelle de la dynamique océanique) les variations de hauteur de la surface des océans. Cette topographie de surface est en effet variable sur de nombreuses échelles de temps et d'espace, reflétant un grand nombre de phénomènes :

• L'écart permanent par rapport à l'ellipsoïde de référence, de l'ordre de la centaine de mètres, est principalement le reflet de la structure géographique du géoïde terrestre, et donc la répartition inhomogène des masses à l'intérieur de notre planète.
• L'écart de la surface de la mer par rapport au géoïde terrestre (qui peut être déterminé indépendamment grâce aux satellites gravimétriques comme Champ et GRACE), de l'ordre du mètre, est appelé "topographie dynamique". Il s'agit de déformations de la surface de la mer liées à la circulation océanique globale. De façon analogue aux cartes de pression atmosphérique utilisées pour la météorologie, les courants océaniques de surface suivent les courbes de niveau avec une vitesse proportionnelle à la pente locale. On peut ainsi cartographier les grands courants marins, tels le Gulf Stream ou le Kuroshio.

• Les variations temporelles de la topographie de surface permettent également l'observation et le suivi de la variabilité océanique (tourbillons, ondes de Rossby...), des marées, et de phénomènes saisonniers et/ou climatiques tels El Niño.

• Enfin, sur le long terme il est possible de suivre le niveau moyen des mers. Depuis le début de la mission Topex/Poseidon en 1992, une augmentation moyenne globale du niveau de la mer d'environ 3.6 mm/an est observée avec une accélération du phénomène ces dernières années. On remarque aussi une forte variabilité spatiale (jusqu'à ± 20 mm/an selon les régions). Cette augmentation est un des indicateurs du dérèglement climatique, et donc à ce titre un enjeu majeur des missions d'altimétrie est de maintenir la continuité et la précision de cette mesure.

Les produits dérivés de la mesure altimétrique

Outre la topographie de surface, le signal enregistré par les altimètres permet de mesurer deux autres paramètres très utiles pour la météo marine : la hauteur moyenne des vagues, et la vitesse du vent de surface. Disponibles en temps quasi-réel, ces mesures sont utilisées quotidiennement pour la prévision météorologique et pour la navigation.

L’altimétrie sur les continents

Bien que conçus pour la mesure de hauteur des eaux océaniques (dont la "signature radar" est bien identifiée), les altimètres ont aussi la capacité d'acquérir des observations au-dessus des continents, en particulier sur toute étendue d'eau au-dessus de laquelle passe le satellite et suffisamment large pour être détectable. Cette capacité a ouvert de nouvelles perspectives pour l'hydrologie continentale. Grâce aux satellites altimétriques, il est ainsi possible de suivre les variations saisonnières du niveau des lacs et de certains fleuves majeurs. Ces applications trouvent toute leur importance dans les zones faiblement instrumentées car difficiles d'accès, comme le bassin amazonien.

L’océanographie opérationnelle

En parallèle des objectifs scientifiques, Sentinel-6 doit poursuivre et améliorer les applications opérationnelles définies à l’origine pour Jason-2 et Jason-3.

Les applications de l'océanographie opérationnelle sont diverses :

• Sécurité maritime
• Prévention de marées noires
• Gestion des ressources
• Changement climatique
• Prévisions saisonnières
• Activités côtières
• Surveillance des glaces de mer
• Qualité de l'eau et pollution

En Europe, le "Copernicus Marine Environment Monitoring Service" (CMEMS) fournit des informations de référence régulières et systématiques sur l'état des océans physiques et des mers régionales. Les observations et les prévisions produites par le service contribuent à toutes les applications marines.

En novembre 2014, la Commission Européenne a signé un accord de délégation avec Mercator Océan pour mettre en place et opérer le service.

Mercator Océan, créé en avril 2002 et société civile de droit privé depuis le 1er septembre 2010, pilote le développement du service précurseur MyOcean avec des partenaires européens en mettant en œuvre un système permettant de décrire à tout instant, et dans tous les recoins de notre planète bleue, l'état de l'océan, composante incontournable de notre environnement. En 2014, Mercator Océan obtient une délégation de l’Union Européenne pour opérer le service opérationnel sur les océans (CMEMS). Avec l’ouverture de son capital à d’autres acteurs en océanographie opérationnel, Mercator Océan devient Mercator Océan International en 2018. La transformation de la structure en organisation intergouvernementale a été décidée à l’occasion de la 3e conférence des Nations unies sur l’Océan (UNOC) en juin 2025.

Le système Mercator se nourrit, en entrée, des observations de l'océan mesurées par satellites (altimétrie, mais aussi température de surface) ainsi que des mesures in situ (bouées dérivantes, capteurs et profileurs de température, de salinité et de courants). Ces mesures sont "ingérées" (assimilées) par le modèle d'analyse et de prévision. L'assimilation de données d'observation dans un modèle permet ainsi la description et la prévision de l'océan jusqu'à 14 jours. Depuis octobre 2005, Mercator opère un modèle de prévision océanographique globale à la résolution du ¼°, soit environ 28 kilomètres à l'équateur.

Objectif secondaire

En objectif secondaire, la mission Sentinel-6 réalise une mission d'observation par radio occultation contribuant au suivi du changement du climat et à la prévision météorologique. Depuis l'orbite non synchrone, cette mission d'observation fournit une couverture unique ainsi qu'un échantillonnage spatial et temporel qui ne sont pas accessibles depuis les orbites héliosynchrones fournissant des observations à des heures locales fixes.

Déroulé du projet

Le projet Jason-CS/Sentinel-6 a été décidé par l’ESA et l’Union Européenne fin 2013. Sentinel-6 A a été lancé le 21 novembre 2020 par Falcon 9. Le lancement de Sentinel-6 B a eu lieu en novembre 2025.

Les satellites Topex/Poseidon, Jason-1, Jason-2, Jason-3 et Sentinel-6 utilisent la même orbite non héliosynchrone circulaire inclinée à 66° et d'altitude 1336 km. Le satellite repasse sur les mêmes points au sol tous les 10 jours, offrant ainsi un échantillonnage homogène de la surface du globe pendant cette période. L'altitude choisie pour l'orbite est liée au besoin d'orbitographie précise (les frottements de l'atmosphère sont moindres, et les variations courtes échelles du champ de gravité terrestre y ont un effet minime). De plus, le fait que cette orbite soit non héliosynchrone évite le repliement du spectre des différentes composantes de la marée.

Organisation

La mission Sentinel-6 a été développée et implémentée à travers un partenariat entre l'Union Européenne (UE), l'ESA, EUMETSAT, avec le support du CNES, et les États Unis (NOAA/NASA/JPL) pour assurer la continuité jusqu'en 2030+ des observations critiques de grande précision de la topographie de la surface des océans après Jason-3.

Le partage des responsabilités de la mission au sein du partenariat :

• ESA
  • Développement du premier satellite
  • Opérations de mise à poste (LEOP)
  • Vérifications en orbite (IOV)
  • Prototypes de traitement sol de niveau 1b
  • Fourniture du satellite récurrent par délégation d'EUMETSAT et de l'Union Européenne (UE)
• CNES
  • Expertise et évaluation de la performance de la mission
  • Fourniture de la détermination précise de l'orbite
• EUMETSAT
  • Gestion du système et de la mission
  • Développement de la composante sol
  • Opérations en vol en partenariat avec la NOAA
  • Participation au financement des deux satellites (à différents niveaux)
  • Livraison des services de données aux Fournisseurs de Services Copernicus et aux utilisateurs au nom de l'UE
• Union Européenne
  • Financement des opérations
  • Financement des satellites récurrents
• NOAA
  • Responsable des stations sol américaines
• NASA
  • Développement et de la fourniture des instruments américains de la charge utile
  • Fourniture des services de lancements
  • Organisation de l'équipe scientifique américaine

La gestion à haut niveau du projet est assurée par le Joint Steering Group (JSG), composé de représentants des partenaires.

Un groupe international de scientifiques, l'Ocean Surface Topography Science Team (OSTST), apporte une évaluation indépendante sur les objectifs scientifiques, les avancées scientifiques obtenues, et contribue à la plus large diffusion de ces avancées dans un contexte international.

Un groupe européen, le Mission Advisory Group (MAG) a été établi par l'ESA et EUMETSAT pour conseiller et soutenir le développement et l'implémentation de la mission Sentinel-6.