Principe de l’expérience

L'expérience T2L2 était basée sur la propagation d'impulsions lumineuses de courte durée entre les horloges à synchroniser.

L'horloge au sol et l'horloge embarquée à synchroniser étaient reliées respectivement à une station laser et à l'instrument embarqué T2L2 (Figure ci-dessous). L'instrument embarqué était constitué d'un système de photo détection, d'un dateur et d'un dispositif de rétro-réflexion. La station laser émettait des impulsions laser vers le satellite où le dispositif de rétro-réflexion renvoyait une partie des photons reçus vers la station. La station enregistrait les dates de départ et de retour des impulsions, l'instrument T2L2 datait leur instant d'arrivée à bord du satellite.

Pour une série d'impulsions émises depuis une station A, on pouvait alors calculer le décalage XA entre l'horloge A et celle du satellite. On pouvait de même calculer le décalage XB entre l'horloge d'une station B et celle du satellite. Le transfert de temps entre les stations A et B était alors déduit de la différence entre XA et XB. Ce transfert pouvait être réalisé en vue commune, les deux stations tirant alors dans le même intervalle de temps, ou en vues non communes. Dans ce dernier cas, le bruit de l'horloge bord sur l'intervalle de temps séparant les observations de A et B entrait en compte dans le bilan de performance.

Le système T2L2 devait permettre un transfert de temps au niveau de la picoseconde.

Dans le cas de l'emport de T2L2 sur Jason-2, l'horloge bord et le dispositif de rétro-réflexion ne faisaient pas partie de l'instrument T2L2 mais étaient déjà disponibles sur le satellite. L'horloge bord était réalisée par l'oscillateur local de l'instrument DORIS et la rétro-réflexion était assurée par le LRA, pyramide de 9 coins de cube utilisée pour la télémétrie laser.

Système

Le système T2L2 avait pour vocation d'interconnecter un instrument en orbite et un réseau mondial de station laser afin de délivrer à la communauté scientifique des données à même de faire progresser la science dans les domaines du temps fréquence, de la télémétrie laser et de la physique fondamentale. Pour ce faire, le système T2L2 était composé de 4 entités :

• Le segment bord, constitué de l'instrument, de l'OUS DORIS et du rétro réflecteur LRA.
  C'est lui qui assurait la datation des instants d'arrivée à bord des impulsions lumineuses et la réflexion de ces impulsions vers les stations lasers.
• Le segment sol opérations, qui assurait le contrôle de l'instrument (envoi des télécommandes, surveillance des télémesures opérationnelles) la réception et le traitement de premier niveau de la télémesure scientifique (mise en forme des données).
• Le segment sol scientifique, qui sollicitait et collectait les données des stations lasers et où étaient réalisés les traitements plus élaborés, reconstitution des triplets en particulier.
• Le bilan de liaison optique, objet informel qui assurait le lien entre les stations laser et le segment bord.

Segment sol

Le Segment Sol T2L2 était responsable de l'exploitation de l'instrument embarqué, du traitement des données recueillies et assurait la diffusion des données scientifiques.

Il était organisé en deux entités :

• Le Centre de Mission Instrument (CMI), hébergé et opéré par le CNES, qui assurait l'exploitation de l'instrument au travers d'activités de routine, la gestion des interfaces avec le segment sol Jason-2 (fourniture des TC et récupération des TM) et le traitement des données de niveau 0 ;
• Le Centre de Mission Scientifique (CMS), organisé par l'OCA, qui assurait l'exploitation scientifique des données avec la mise en place de traitements spécifiques non automatisables et l'élaboration des produits scientifiques.

Le segment sol T2L2 s'interfaçait avec :

• Le segment sol Jason-2 : T2L2 reprenait la politique mise en place pour les expériences passagers : Le segment sol T2L2 s'interfaçait uniquement au niveau de SSALTO, sans contraintes d'interface temps réel. SSALTO délivrait à T2L2 les données de télémétrie, de restitution d'attitude et de restitution d'orbite précise, le journal des télécommandes et les éléments opérationnels. Dans l'autre sens, T2L2 fournissait à SSALTO les fichiers de télécommande et les données opérationnelles.
• Les stations laser participantes : Les stations laser de télémétrie étaient fédérées au sein de l'ILRS. Elles étaient alertées et informées des activités autour de T2L2 via ce réseau. Les stations souhaitant fortement s'impliquer dans la mission T2L2 étaient ensuite mises en relation directe avec le groupe de travail T2L2.

L'exploitation scientifique était assurée par la communauté utilisatrice de T2L2, fédérée au sein du groupe de travail T2L2. Celui-ci était présidé par le PI.

Exploitation

L'exploitation de l'expérience T2L2 était assurée conjointement du CNES et l'Observatoire de la Côte d'Azur.

Deux centres de mission

Deux centres de missions se répartissaient les activités opérationnelles et scientifiques liées à l'exploitation du système T2L2 :

Placé sous la responsabilité du CNES, le Centre de Mission Instrument (CMI) était hébergé au sein du COMS (Centre d'Opération des Missions Scientifique). Le CMI était le point d'interface avec le segment sol Jason-2 qui assurait la liaison avec le satellite. Dans le sens montant, le CMI avait la charge de la préparation des télécommandes qui étaient ensuite transmises à l'instrument en orbite. Dans le sens descendant, le CMI recueillait et archivait l'ensemble des données de télémesure produites par l'instrument ainsi que des données annexes issues du satellite ou de la mission Jason-2 et nécessaire à la bonne exploitation de T2L2. Ces données de télémesure étaient utilisées en temps quasi réel (toute les 2 heures, après chaque passage du satellite au-dessus d'une station de télémesure - télécommande au sol) pour effectuer la surveillance de l'instrument. Ces données étaient aussi utilisées en temps différé pour générer les produits "N0" et "N1" qui étaient transmis au Centre de Mission Scientifique.

Le Centre de Mission Scientifique (CMS) était opéré par l'Observatoire de la Côte d'Azur. Il était chargé de produire et de mettre à disposition de la communauté scientifiques les produits "N2". Pour cela il recevait les produits N0 et N1 du CMI et collectait les données en provenance des stations laser ayant tiré sur T2L2 / Jason-2. La première étape consistait alors à associer à chaque tir laser d'un station sol l'événement correspondant enregistré par l'instrument T2L2. On reconstituait ainsi le triplet {date de départ du tir, date de détection à bord, date de retour au sol}. Ensuite, les modèles numériques développés par l'équipe scientifique autour de T2L2 permettaient de corriger les données des imperfections de l'instrument et des effets relativistes afin d'aboutir finalement à la valeur de l'écart de temps entre l'horloge bord et l'horloge au sol.

Les produits délivrés par T2L2

Les produits délivrés par T2L2 étaient classés en 4 catégories :

• Mesures brutes : Elles étaient constituées de données de télémesure non décommutées (Codées en format binaires). Ces données n’étaient pas diffusées.
• Produits de niveau 0 (N0) : Ils étaient constitués de données de télémesure décommutées et traduites en valeurs physiques. Ces données n’étaient pas, à ce stade, corrigées par des données d'étalonnage ou des modèles instrumentaux. Les N0 étaient construits à partir des données brutes par le CMI. Les N0, inutilisables sans les modèles de correction du comportement de l'instrument et les données d'étalonnage, n’étaient pas diffusées.
• Produits de niveau 1 (N1) : Ils étaient les premières données exploitables pour des applications scientifiques. Il s'agissait pour T2L2 des triplets constitués des dates de départ et de retour des impulsions laser au niveau des stations auxquelles était associée la date enregistrée à bord par l'instrument. La construction des produits de niveau 1 était réalisée en 3 temps :
  • Calcul de la date bord "grossière" à partir des données élémentaires de l'instrument et des modèles et données d'étalonnage de la chaîne de datation. C’était la dernière étape effectuée au CMI (à partir d'outils logiciels développé par l'Observatoire de la Côte d'Azur), les données étaient ensuite transférées au CMS ;
  • Reconstitution des triplets, en associant à chaque événement bord l'événement sol et la station laser dont il était l'origine ;
  • Correction de la date bord au sein du triplet à partir des modèles et données d'étalonnage de la chaîne de détection en tenant compte de la géométrie du système station laser, point de référence de réflexion bord et point de référence de détection bord.

Les produits N1 étaient diffusés à la communauté utilisatrice (après une période de rétention destinée à une exploitation prioritaire par les partenaires privilégiés du projet T2L2).

• Produits de niveau 2 (N2) : Ils constituaient le premier niveau de produits "scientifiques". Dans le cadre de T2L2, les produits N2 étaient représentés par les transferts de temps élémentaires (pour chaque impulsion laser) entre l'horloge sol et l'horloge bord. C'était à partir de ces transferts de temps élémentaires qu'il était possible de restituer le comportement de l'horloge bord, de comparer des horloges sols entre elles et de réaliser l'ensemble des objectifs assignés à la mission T2L2. Les produits N2 étaient diffusés à la communauté utilisatrice (après une période de rétention destinée à une exploitation prioritaire par les partenaires privilégiés du projet T2L2).

Les produits délivrés par T2L2 étaient disponibles sur le site du Centre de Mission Scientifique.