Metop-B

Salut

Le satellite Metop-B est prêt au lancement. Ce satellite de l’Agence spatiale européenne, construit par Astrium, vient de passer ses derniers tests. Il a été installé sous la coiffe du lanceur, en vue de son lancement lundi prochain depuis le cosmodrome de Baïkonour.

Après un report de plusieurs mois, le satellite Metop-B est proche de son lancement. Ce long retard est dû notamment à un différend entre la Russie et le Kazakhstan concernant la retombée des débris des lanceurs tirés depuis Baïkonour. Ces dernières semaines, enfin, l’équipe de campagne a préparé le satellite en vue de son lancement et s’est assurée que tous les systèmes et ses instruments étaient prêts.

Metop-B a été installé sur Fregat, le dernier étage du lanceur Soyouz et mis sous coiffe. Le lancement est prévu lundi à 18 h 28 (heure française), depuis le site de lancement de Baïkonour, au Kazakhstan, sous réserve que la répétition générale du lancement de samedi se passe bien.

Metop : des satellites météo en orbite polaire

Metop est un programme de l’Agence spatiale européenne de surveillance du climat et d’observation de phénomènes météorologiques depuis l’orbite polaire, jusqu’en 2020. Il représente la contribution européenne à une coopération avec l'agence américaine en charge de l'étude de l'océan et de l'atmosphère (NOAA) pour les satellites météorologiques sur orbite polaire.

Cette orbite permet de couvrir les régions boréales et australes, de hautes latitudes, ce qu'interdit l'orbite géostationnaire, plus appropriée pour fournir une vision continue de la Terre.

Ce programme comprend trois satellites construits à l’identique par Astrium, maître d’œuvre du programme Metop, qui fournit également quelques instruments. Le premier de la série, Metop-A, a été lancé en 2006. Premier satellite météorologique européen en orbite polaire, il a inauguré une nouvelle ère dans la météorologie opérationnelle. Le second, Metop-B, sera lancé d’ici quelques jours et le troisième à l’horizon 2016.

Chaque satellite embarque une dizaine d’instruments dont certains ont volé au cours de missions antérieures, notamment à bord de satellites de la NOAA ou des satellites européens ERS 1&2. En revanche, d’autres sont des instruments de conception totalement nouvelle, comme par exemple l'instrument IASI fourni par Thales Alenia Space.

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Sur les douze instruments qu'emportera Metop-B, lancé ce soir par une fusée Soyouz, figure un sondeur infrarouge, baptisé Iasi. Cet interféromètre, dont l'efficacité se révèle exceptionnelle, améliore la qualité des prévisions météorologiques et renseigne également sur l’évolution de l’atmosphère.

Sous la coiffe de l'étage Fregat du lanceur Soyouz, qui attend sur le pas de tir de Baïkonour pour un décollage ce soir à 18 h 28 (heure française), est installé Metop-B, satellite météorologique que les spécialistes de l'atmosphère attendent impatiemment. Son meilleur instrument est certainement Iasi, pour Interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge.

Le premier Iasi, lancé avec Metop-A en octobre 2006, a donné un bilan scientifique et technologique plus que satisfaisant. Comme le résume Florence Rabier, ingénieur au Centre national de recherches météorologiques de Météo France, « le principal apport de Metop est très certainement Iasi, qui est l'instrument contribuant le plus à l'amélioration des prévisions ». L’exploitation des données d’Iasi améliore de manière significative les modèles atmosphériques et représente une contribution importante à la « fiabilité des prévisions météorologiques à 7 jours ».

S’il excelle dans les prévisions météorologiques, Iasi fait tout aussi bien pour la surveillance du climat car il permet d’évaluer la composition de l’atmosphère et son évolution en temps réel, à travers la mesure d’une vingtaine de paramètres. Cet interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge, plus communément appelé sondeur infrarouge, est « très intéressant pour des applications en chimie de l'atmosphère, et il est de plus d'assez bonne qualité pour servir de référence pour l'intercalibration des différents sondeurs dans une optique de suivi climatique », souligne Florence Rabier.

En 2018, trois Metop en orbite

Développé en coopération entre le Cnes et Eumetsat, Iasi est réalisé par Thales Alenia Space qui en a livré trois, construits à l'identique. Le premier a été monté sur Metop-A lancé en octobre 2006 et le deuxième sur Metop-B lancé aujourd’hui. Quant au troisième, il sera installé sur Metop-C dont la date prévisionnelle de lancement est 2018.

D’autres Iasi sont à l’étude pour des programmes futurs. Pour en parler, Futura-Sciences a interrogé Alain Clauss et Patrick Mauté, respectivement chef de projet de l'instrument et directeur de l’Observation et de la Science chez Thales Alenia Space.

Le sondeur Iasi fournit des spectres atmosphériques dans le domaine infrarouge, entre 3,62 et 15,5 μm. Le concept est basé sur la décomposition spectrale des émissions thermiques, réalisée à l’aide d’un interféromètre de Michelson. Grâce à la transformée de Fourier numérique et à un étalonnage radiométrique effectué à bord pour contrôler les données, les spectres étalonnés sont retransmis au segment sol.

Bientôt un Iasi amélioré, et placé en orbite géostationnaire

Avec le lancement de Metop-B, les utilisateurs d’Iasi ont la garantie de la continuité du service météorologique dont Iasi est devenu, comme l'expliquent les deux spécialistes interrogés par Futura-Sciences, « la référence mondiale ». À lui seul, en effet, il produit dans son domaine « plus d'informations utiles que l'ensemble des autres instruments en orbite ». Il est aussi une référence pour « la fourniture des informations vers les scientifiques (climatologie, étude de l'environnement terrestre, chimie des gaz : étude de la pollution atmosphérique...) ».

Afin « d’exploiter tout le potentiel et de maximiser le retour scientifique » de l’instrument, la troisième génération de satellite Meteosat embarquera, en plus du traditionnel imageur pour la prise d’images en infrarouge des nuages, un « sondeur infrarouge pour l’analyse de la composition chimique de l’atmosphère en fonction de l’altitude ». Ce futur instrument, inspiré d’Iasi sera installé sur une orbite géostationnaire, à 36.000 km du sol (contre 815 aujourd’hui). Il faudra adapter l'instrument à cette distance bien plus grande. De fait, « la focale et le refroidissement seront différents ».

Placer un Iasi en orbite géostationnaire a pour principal avantage de fournir une observation permanente d’une zone donnée. En effet, depuis l’orbite polaire des Metop, « on n'a pas d’observation permanente globale de la Terre, et de l’Europe en particulier ». C’est donc une grande satisfaction pour les scientifiques du climat et les prévisionnistes de la météorologie qui pourront détecter les « phénomènes météorologiques à évolution rapide comme les ouragans, les tempêtes » et les suivre sans « risque de les perdre de vue » !

En attendant, les équipes de Thales Alenia Space planchent sur Iasi Nouvelle Génération, l’instrument qui sera embarqué sur les trois satellites Metop de seconde génération. Actuellement, il fait « l’objet d’une étude d'avant-projet pour laquelle une proposition de phase de développement et de réalisation a été envoyée au Cnes cet été ». Ce nouvel instrument permettra, en particulier, « de doubler les performances de la génération précédente pour la précision radiométrique et la résolution spectrale, ce qui fera encore progresser la qualité des prévisions météorologiques ».

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Succès complet pour Soyouz qui a lancé Metop-B. Ce satellite de météorologie rejoint en orbite polaire Metop-A qui a considérablement amélioré la prévision météorologique.

Hier soir a été lancé avec succès le satellite de météorologie polaire Metop-B. Le lancement a eu lieu depuis le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan. Le lanceur, un Soyouz 2.1A de Starsem, a décollé à 18 h 28, heure française.

La mission a duré 1 heure et 9 minutes, du décollage à la séparation de Metop-B qui a été mis sur une orbite polaire dite héliosynchrone, c’est-à-dire synchronisée avec le Soleil, dont l'altitude est de 800 à 850 k.

Développé par l’Agence spatiale européenne et construit par Astrium, ce satellite sera exploité par Eumetsat, l’organisme européen en charge des satellites européens de météorologie. Il rejoindra en orbite Metop-A, lancé en octobre 2006. Tous deux voleront en tandem, en orbite quasi polaire, mais décalés d'une demi-orbite aussi longtemps que Metop-A continuera à fonctionner.

Les observations de ce premier satellite du programme Metop ont considérablement amélioré les prévisions météorologiques (merci à l'instrument Iasi) jusqu'à 10 jours à l'avance, impactant positivement bon nombre de secteurs de l’économie européenne dont l’énergie, les transports, la construction, l’agriculture et le tourisme.

Quant au bilan scientifique, les apports concernant le suivi du climat à l’échelle mondiale sont tout aussi impressionnants. Pour l'essentiel, il s'agit de la mesure d’une multitude de paramètres atmosphériques comme la pression, l’humidité, la température, la teneur en ozone et autres gaz à différentes altitudes et selon différents profils, ainsi que des cartographies des températures et des champs de vents à la surface de l'océan.

Ce programme de trois satellites est le segment spatial du Système Polaire Eumetsat et vient en complément des satellites météorologiques géostationnaires Météosat et Météosat de Seconde Génération déjà en place.

À partir de 2020, trois satellites de nouvelle génération succéderont au programme Metop actuel (Metop A, B et C) de façon à garantir la continuité des données pour une nouvelle période d’au moins 15 ans. Une troisième génération de satellites Météosat est également en préparation. Elle comptera six satellites en vue d’un premier lancement à partir de 2017.

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Le satellite météorologique européen Metop-B, lancé le 17 septembre 2012, porte l'instrument Iasi 2012. Ce sondeur infrarouge scrute l'atmosphère et sert à la météorologie, pour produire de meilleures prévisions, ainsi qu'à surveiller la pollution. Sur le long terme, il est utilisé en climatologie. Rencontre avec Cyril Crevoisier, chercheur au laboratoire de Météorologie dynamique du CNRS, qui nous explique le fonctionnement de cet instrument étonnant.

Instrument très efficace pour améliorer les prévisions météorologiques, Iasi (Interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge), embarqué sur les satellites Metop-A et Metop-B, est également très utile pour la surveillance du climat. Il apporte en effet de nouvelles informations sur les variables climatiques essentielles, pour « renseigner sur l’évolution future du changement climatique ».

Pour mieux comprendre le bilan climatique actuel et les tendances de son évolution, la Convention cadre des Nations unies sur les changements climatiques a reconnu une liste de 50 paramètres clés, appelés Variables climatiques essentielles (VCE), élaborée dans le cadre du Système mondial d’observation du climat. Ces VCE ont été classées en trois groupes : atmosphère, océan et continents. Ce sont les paramètres ayant le « plus d’influence sur le climat en tant que tel », par opposition à celles concernant la qualité de l’air.

Des performances uniques

Iasi est un sondeur atmosphérique dont la technique de mesure repose sur la télédétection infrarouge passive. Pour cela, il utilise un « spectromètre à transformée de Fourier » travaillant dans l’infrarouge sur 8.461 canaux (des bandes de fréquences). Ce nombre élevé rend l’instrument « très performant ».

Concrètement, avec ses canaux, Iasi couvre l’ensemble du spectre infrarouge, de 3,7 microns à 15,5 microns. Même si personne n’utilise tous ces canaux, grâce à cette couverture, Iasi obtient une résolution spectrale de 0,25 cm-1. D’un point de vue technique il ne serait pas possible d’atteindre une telle résolution avec seulement une dizaine de canaux à différents endroits du spectre. « D’où la nécessité d’avoir ces 8.461 canaux même si in fine on ne va pas tous les utiliser. »

À cette résolution spectrale s’ajoute « une bonne performance radiométrique (rapport signal/bruit), une excellente couverture géographique et une bonne résolution spatiale (taille du pixel de 12 km) ». Sur le rapport signal/bruit, il faut savoir qu’à la différence des instruments utilisés dans le passé, on « n’observe pas sur Iasi de dégradations de ce rapport signal/bruit. Après cinq années d’utilisation, il est identique à celui que l’on avait au départ ».

Un des atouts majeurs de Iasi est qu’il donne accès à beaucoup de variables climatiques d’un seul coup d’œil dans le spectre infrarouge. Il a notamment permis des « avancées importantes » dans la connaissance des constituants rares de l’atmosphère que l’on repère dans cette partie du spectre. Certains, comme l’ammoniac, ont été observés depuis l’espace pour la première fois. Son apport pour la connaissance du climat est donc « significatif » pour ce qui « concerne le suivi des constituants minoritaires dans l’atmosphère ». C’est d’autant plus important que l’incertitude sur la caractérisation de nombreuses variables « influe fortement sur les projections climatiques futures ».

Deux Iasi au-dessus de nos têtes

Il est également le seul instrument qui mesure simultanément deux fois par jour en tout point du globe 27 composés atmosphériques, en temps réel. C’est « quelque chose de fantastique » car cela « permet d’étudier les corrélations entre ses différentes variables ». L’exemple le plus caractéristique est celui des feux de biomasse. Quand la végétation brûle, elle émet principalement du dioxyde de carbone (pendant la phase de combustion intense, surtout le jour) et en proportion moindre du monoxyde de carbone (pendant la phase de combustion lente, surtout la nuit). Ici, l’avantage de Iasi est que l’on mesure simultanément ces deux gaz, ce qui « nous permet de caractériser finement quelles sont les émissions de carbone qui sont associées au gaz. Jusqu’à présent on n’avait pas été capables de le faire ».

Enfin, le bon état de fonctionnement de Iasi et de Metop-A, lancé en octobre 2006 a poussé le Cnes et l’Eumetsat à augmenter la durée de vie de l’instrument de 2 ans, avec possibilité d’une nouvelle extension de 3 ans. En conséquence, le lancement de Metop-C a été reporté de 2 ans, de 2016 à 2018. Une décision qui assure aux scientifiques qu’il « n’y aura pas d’interruption de données entre les deux générations de Metop ». Cette continuité des observations par satellite sur de longues périodes est une nécessité si l’on « veut définir des modèles les plus fins possibles des processus climatiques qui sont à la base des simulations des conditions climatiques futures ».

Avec le lancement de Metop-B, deux instruments Iasi se trouvent en même temps dans l’espace. Pour Cyril Crevoisier, il s’agit d’une occasion « unique de mettre en pratique certaines idées », comme celle qui consiste à suivre en temps réel un « nuage de pollution au-dessus d’une grande ville ». L’objectif est d’anticiper et de suivre comment dans la journée la pollution va affecter différentes parties d’une ville. Autre exemple, le « suivi des feux » dont l’intérêt est plus climatique, qui doit « nous permettre de voir comment le transport des émissions de gaz dans l’atmosphère varie suivant l’heure de la journée et la phase de combustion ».

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