Satellites

Principales caractéristiques des satellites Sentinel-6

• Masse : 1420 kg (dont 220 kg d'ergol)
• Puissance : 864 W
• Télémesure en Bande S : 32 kbits/s pour la télémesure, 16 kbits/s pour la télécommande
• Télémesure en Bande X : 150 Mbits/s pour la télémesure de la charge utile
• Durée de vie de la mission : 5,5 (+2) ans

Lanceurs

Dans le cadre d’une coopération avec les États-Unis, le lancement des satellites Sentinel-6 est pris en charge par la NASA qui a sélectionné trois lanceurs possibles: Falcon 9, Antares et Atlas V (401) ; le premier satellite a été lancé le 21 novembre 2020 par un Falcon 9. Le lancement de Sentinel-6B a eu lieu en novembre 2025, également sur un lanceur Falcon 9.

Principe de mesure

La circulation océanique est étudiée à partir de la mesure de la hauteur du niveau de la mer, dérivée de 2 données élémentaires :

• La distance altimétrique, entre le satellite et le niveau de la surface, déduite des mesures de l'altimètre,
• La hauteur radiale du satellite par rapport à l'ellipsoïde de référence déduite des mesures de différents systèmes de localisation (détermination précise d'orbite grâce à DORIS et GNSS).

En outre, la distance altimétrique mesurée doit être corrigée des effets de propagation du signal radar dans la troposphère et dans l'ionosphère. C'est ainsi que l'altimètre utilisé est bi-fréquence (pour estimer le retard ionosphérique), et que la charge utile comporte aussi un radiomètre, qui permet de calculer le contenu en eau de la troposphère et d'en déduire la correction appropriée.

Instruments

Les satellites Sentinel-6 A et B sont composés de:

• Une plateforme de type Cryosat. Cette plate-forme a évolué pour s'adapter à des satellites pesant approximativement 1400 kg au lancement.
• Une charge utile avec les instruments principaux suivants :
  • Un radar altimètre Poseidon-4, effectuant la mesure de la distance entre le satellite et la surface de la mer, et permettant des corrections précises relatives au trajet du signal dans l'ionosphère. C'est un héritage de CryoSat-2 et Sentinel-3. Il travaille en mode "entrelacé" SAR (Synthetic Aperture Radar) + LRM (Low Resolution Mode) avec une architecture numérique.
  • Un radiomètre AMR-C (improved Advanced Microwave Radiometer), conçu pour identifier le contenu en eau de la troposphère (contribution JPL/NASA). C'est un AMR amélioré par rapport à celui de Jason-2/3 (Qualité Climat)
  • Un système DORIS utilisé pour la détermination précise d'orbite. C'est un modèle DGXXS (DGXX amélioré, suite à l'expérience de CryoSat-2), héritage de Jason-3.
  • Un récepteur GNSS-POD (Charge Utile GPS), en plus de DORIS, pour calculer la position du satellite. C'est le même instrument que le récepteur GNSS du satellite Sentinel-3b, étendu à 12 canaux.
  • Un récepteur GNSS-RO (Charge Utile GPS), (contribution JPL/NASA). C'est un récepteur TriG, héritage de COSMIC-2.
  • Un instrument LRA (Laser Retroreflector Array) utilisé pour l'étalonnage précis des autres instruments par l'analyse des impulsions laser émises depuis le sol et réfléchies à bord par un ensemble de miroirs (Contribution JPL/NASA). C'est le même instrument que celui de Jason-2/3.

Altimètre POSEIDON-4

Le nouveau mode entrelacé de l'altimètre radar Poseidon-4 permet des mesures simultanées en :

• Mode classique LRM donnant une continuité de performance avec les missions précédentes. Il permet de comparer les données de Sentinel-6, obtenues en parallèle avec la technologie SAR, plus récente, avec celles d’anciennes missions utilisant des instruments de capacités comparables au LRM.
• Nouveau mode SAR prometteur, permettant d’améliorer l'altimétrie sur les zones côtières et continentales. Le SAR pointe vers le nadir (à la verticale sous le satellite) et collecte de la lumière en bande infrarouge Ku (bande principale, bande centrée sur 13,575 GHz et de largeur 320 MHz) et C (bande secondaire, bande centrée sur 5,41 GHz et de largeur 320 Hz). Il est conçu pour fournir une haute résolution spatiale et une haute précision altimétrique. Il permet entre autres de mesurer la surface des mers et océans, la hauteur des vagues et la vitesse des vents à la surface des étendues d’eau.

Également embarqué dans les satellites Cryosat-2 et Sentinel-3, le radar SAR a déjà démontré une capacité à fournir des mesures de haute qualité, avant même le début de la mission Sentinel-6A.

Radiomètre AMR-C

Ce radiomètre est une évolution de ceux embarqués par les satellites Jason-2 et Jason-3. Sa mission est de mesurer la quantité de vapeur d’eau présente entre le haut de l’atmosphère terrestre sous le satellite et l’océan. La présence de vapeur d’eau provoque un biais de mesure de hauteur des vagues et de la surface des étendues d’eau pour les radars altimétriques LRM et SAR de l’instrument Poséidon-4. Les mesures du radiomètre AMR-C permettent donc de corriger une surestimation ou une sous-estimation des hauteurs dans les mesures des altimètres, causée par la présence de vapeur d’eau sur la ligne de visée.

Afin que le satellite Sentinel-6 remplisse sa mission comme attendu, les 3 sous-systèmes LRM, SAR et AMR-C doivent donc travailler en bonne synergie.

En outre, dans ce modèle d’AMR, est inclus un mode expérimental HRMR (High-Resolution Microwave Radiometer) conçu pour mesurer les délais dans le fonctionnement des radars et ainsi réduire encore les biais de mesures altimétriques. Ce délai radar est surtout problématique pour les mesures d’altimétrie pour les zones côtières. Le succès de ce mode expérimental représenterait une innovation importante, en comparaison des missions altimétriques précédentes.