Envisat

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Les prévisions météorologiques au-dessus de la Russie ne sont guères optimistes. La situation caniculaire pourrait perdurer au moins une semaine et attiser les incendies gigantesques aux abords de Moscou. Les agences spatiales se mobilisent. L'Esa, notamment, suit la situation en direct avec les yeux d'Envisat.

Pour les autorités sanitaires européennes, il s’agit de surveiller l’épais nuage chargé de particules nocives pour la santé. Seule l'observation satellitaire permet de le suivre quasiment en temps réel et, également, de connaître précisément la nature et les niveaux des polluants qu'il charrie. Au sol, leur concentration reste très élevée et, rapportent les médias russes, le taux de mortalité a presque doublé à Moscou.

L’image montre que les gigantesques incendies autour de Moscou sont loin d'être éteints. Les panaches de fumées qu’ils dégagent s’étendent sur plusieurs centaines de kilomètres (un pixel de cette image correspond à 300 mètres). Si pour l’instant l’épais nuage stationne au-dessus de la Russie, il n’est pas exclu qu’au gré des vents il puisse sortir des frontières, comme on l’a vu en avril 2010 avec le nuage de cendres du volcan islandais Eyjafjöll.

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Envisat est toujours en perdition mais des satellites l'ont approché, et même photographié tout comme des radars depuis le sol. Répondant à Futura-Sciences, Simonetta Cheli, de l'Esa, se veut rassurante : il reste un espoir de reprendre le contrôle du satellite environnemental.

Plus d’une semaine après la perte de contrôle du satellite Envisat, l’Agence spatiale européenne n’arrive toujours pas à s’expliquer les raisons de cette panne. Une commission d’enquête a été mise en place avec l’industriel Astrium, qui a construit le satellite, pour en déterminer les causes et voir comment il serait possible de récupérer son contrôle.

Malgré l’absence d’explication sur l’origine de la panne, l’Agence spatiale européenne « reste optimiste quant à ses chances de reprendre le contrôle d’Envisat », nous confie Simonetta Cheli, chef de cabinet du directeur des programmes d’observation de la Terre à l'Esa. Les images d’Envisat, acquises par Spot-5, passé 90 kilomètres au-dessus, et par Pléiades 1A, à 120 kilomètres en dessous, « montrent que le satellite est en un seul morceau, excluant toute casse mécanique ». Une conclusion confortée par d’autres observations, réalisées depuis le sol à l’aide de radars, qui indiquent également qu’Envisat tourne autour de la Terre sur une orbite stable. Le satellite « n’a pas changé d’altitude et n’est pas passé en mode de sécurité », ce qui aurait consisté pour lui à orienter ses panneaux solaires vers le Soleil.

Enfin, ce n’est pas la première fois que l’Esa perd le contrôle d’un de ses satellites. Il y a quelque temps, Goce, un satellite d’étude de la gravité terrestre, a été perdu pendant plus d’un mois avant que « nous en reprenions le contrôle en abaissant sa température ».

Pour expliquer cette panne, les responsables de la mission ont émis deux hypothèses, celle d’une « perte subite de la puissance de la plateforme » pour une raison inconnue, et celle d'un « mauvais fonctionnement du rechargement des batteries », lesquelles prennent le relais des panneaux solaires lorsque le satellite se trouve dans l’ombre de la Terre.

Quant au risque de collision qu’Envisat peut représenter pour les autres satellites, en raison de la perte de toute capacité de pilotage, ou si lui-même se trouvait sous la menace d’un débris spatial, « il est minime », explique Simonetta Cheli. Pour ce que l’on sait de la trajectoire des satellites en place et des débris qui évoluent sur les orbites proches de celle d’Envisat, à proprement parler « il n’y a pas de risque de cette nature identifié pour ces prochaines années ». Cela dit, avant cette panne, la question de sa désorbitation « a été abordée » au sein de l’Agence spatiale européenne. Tout comme elle l’a fait pour son satellite ERS-2 dont la passivation va conduire à une désorbitation naturelle en une petite vingtaine d'années, Envisat sera également « soumis à la même procédure de passivation », faute de quoi il resterait en orbite près de 150 ans avant de retomber naturellement dans l’atmosphère terrestre pour s’y consumer.

Assurer la continuité des données

Pour les utilisateurs d’Envisat, si cette interruption de service devait perdurer, elle pourrait devenir problématique. En effet, de nombreux services de secours, de surveillance et de prévision dépendent fortement des données fournies par Envisat. Dans certains cas, comme les catastrophes naturelles, l’absence des données fournies par Envisat pourrait poser problème à certains services GMES (Global Monitoring for Environment and Security). C'est pourquoi l’Agence spatiale européenne s’est mise en relation avec celle du Canada pour étudier la possibilité d’utiliser les données radar des satellites Radarsat. Quant aux services d’altimétrie, certains besoins pourraient être couverts par l'altimètre radar de Cryosat, son satellite d'observation des glaces.

Reste que cette panne montre l’urgence à lancer les satellites de la famille Sentinel destinés à remplacer Envisat. Le premier d’entre eux, Sentinel-1 doit être lancé vers la mi-2013 mais l’Esa pourrait être contrainte de reporter son lancement pour des raisons financières, la Commission européenne tardant à débloquer les fonds nécessaires.

Telle qu’elle était planifiée avant la panne d’Envisat, la mission du satellite devrait s’achever courant 2014 après quelques mois de travail en tandem avec Sentinel-1 pour calibrer les instruments du successeur.

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Le satellite Pléiades, du Cnes, est passé à une centaine de kilomètres seulement d'Envisat, le satellite avec lequel l’Agence spatiale européenne a perdu le contact depuis le 8 avril. La photographie qui a été prise doit permettre de déterminer si le satellite environnemental s’est placé en mode de sauvegarde.

Plus de quinze jours après la perte de contrôle du satellite Envisat, l’Agence spatiale européenne ne comprend toujours pas les raisons de cette panne. Les efforts pour le récupérer se poursuivent. Au sol comme dans l’espace, des instruments sont utilisés pour le photographier, vérifier la stabilité de son orbite et s’assurer qu’il n’a pas été victime d’une collision. Sur ce dernier point on a très tôt été rassuré quand la semaine dernière l’Institut Fraunhofer de physique des hautes fréquences et des technologies radar à Wachtberg (Allemagne) a fourni une image le montrant en un seul morceau.

Dans sa dernière communication, l’Esa a précisé vouloir déterminer si le satellite est « passé en mode sans échec, ce qui serait un bon point de départ pour rétablir les communications ». Elle a pour cela demandé au Cnes d'utiliser le satellite Pléiade pour photographier Envisat. L’image a été acquise le 15 avril (et rendue publique vendredi), lorsqu’il s’est trouvé à une petite centaine de kilomètres de distance.

L'efficacité du satellite Pléiades à la disposition d'Envisat

Son analyse doit permettre de se faire une idée assez précise de l’orientation du satellite, ce qui indiquera s'il est possible d'en reprendre le contrôle. En effet, si son panneau solaire est orienté de manière à assurer une exposition suffisante au Soleil, il génère alors assez d’énergie pour placer le satellite en mode de sauvegarde automatique, ce qui pourrait permettre de restaurer les communications avec la Terre. Sinon, les chances de le récupérer vont s'amenuiser rapidement.

Cette photo d’Envisat démontre toute l’agilité de Pléiades, un satellite d’observation de la Terre employé à des fins civiles et militaires. Il a été manœuvré le 15 avril lorsqu’il est passé à environ 100 kilomètres d’Envisat. Cette agilité lui vient de son design très compact qui permet d’observer dans toutes les directions et de réaliser un dépointage rapide. Cette compacité se caractérise notamment par des panneaux solaires fixes et rigides et le fait que les équipements sont encastrés dans le satellite pour réduire son inertie. Enfin, Pléiades embarque une nouvelle génération d’actionneurs gyroscopiques.

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Malgré ses efforts, l’Agence spatiale européenne n’a pas réussi à reprendre le contrôle du satellite Envisat. La mission a été déclarée terminée. Elle clôt dix ans de recherche climatique et environnementale couronnée de succès. Un coup dur pour de nombreux utilisateurs, qui pose la question de la continuité des données.

Dix ans après le lancement du satellite environnemental Envisat et un mois après sa perte de contrôle, l’Agence spatiale européenne vient de reconnaître qu’elle ne réussira pas à le récupérer. Elle a annoncé la fin de la mission. Envisat devient un débris spatial...

Au cours du mois écoulé, une équipe a bien tenté de reprendre le contrôle du satellite en étudiant toutes les causes possibles du problème. Peine perdue, malgré l'envoi continu de signaux de télécommande à partir d'un vaste réseau de stations au sol, aucune réaction du satellite n'a été enregistrée.

Autre regret, on ne connaîtra vraisemblablement jamais les raisons de la panne. Parmi les scénarios probables envisagés, l’Esa cite la perte du régulateur de puissance, entraînant le blocage des signaux de télémesure et de télécommande ou l'apparition d'un court-circuit déclenchant un mode de sécurité destiné à assurer la survie d'Envisat. Une deuxième anomalie peut s'être produite lors du passage en mode de sécurité, laissant le satellite dans une configuration intermédiaire indéterminée.

Lancé le 1er mars 2002, pour observer et surveiller les terres émergées, l'atmosphère, les océans et les calottes polaires de notre planète, Envisat était à l’origine une mission scientifique. Au vu des performances remarquables de ses dix instruments et par certains aspects elle est devenue opérationnelle, de sorte que de nombreux utilisateurs sont très dépendants des données du satellite. Plusieurs sociétés de service se sont ainsi créées à partir des données Envisat, dont PolarView, un des services les plus consommateurs de données Envisat qui fournit des alertes sur les icebergs ou encore l'Agence européenne pour la sécurité maritime, basée au Portugal, qui a pour rôle de détecter et surveiller toutes sortes de pollutions en mer, notamment celles des hydrocarbures.

L’interruption de la mission Envisat met en danger ces services qui obtenaient les données gratuitement. Pour continuer à fonctionner, ils devront se tourner vers d’autres fournisseurs, dont certains payants. Pour l'Esa, le lancement de la série de satellites Sentinel, en cours de développement dans le cadre du programme européen GMES, est ainsi « devenu encore plus urgent ».

Envisat ne pourra pas passer le relais à Sentinel

Cependant, l'incertitude demeure quant au financement de ce programme sur la période 2014-2020. La Commission européenne veut en effet retirer du budget commun les 4,5 milliards d'euros nécessaires, proposant de régir son financement par le biais d'un accord entre gouvernements. Cette décision serait bien sûr regrettable, car elle revient à lancer des satellites sans aucune garantie sur le financement de leur activité opérationnelle.

Cette nécessité de la continuité des données est une des raisons qui a poussé l’Esa à étendre la mission Envisat bien au-delà de sa durée de vie prévue qui était de cinq ans. Cette prolongation de mission n’a rien d’extraordinaire, tous les satellites en état de fonctionnement allant plus loin que leur durée de vie initialement programmée. Nombreux étaient ceux qui pensaient qu'Envisat resterait en activité pendant quelques années encore, au moins jusqu'au lancement des missions Sentinel qui doivent prendre le relais dès 2013.

Il faut comprendre que si les instruments et les satellites qui devaient garantir la continuité des données avaient été prêts plus tôt, l’Esa n’aurait pas été contrainte de prolonger la durée de vie d’Envisat. L’effet indirect de cette décision a été de renoncer à la possibilité d'une désorbitation. Avec ses 8 mètres de long et ses 10 tonnes, Envisat est devenu un « beau » débris spatial. Si aujourd’hui le risque de collision est très faible, la question de sa désorbitation va se poser d’ici quelques années. Et aller le récupérer ne sera pas une mince affaire.

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Lors du 63e Congrès astronautique international, qui s'est tenu à Naples (Italie), une polémique a éclaté entre l’Agence spatiale européenne et l'Institut international de droit spatial. L’IISL reproche en effet à l’Esa de ne pas avoir abaissé l’orbite d’Envisat quand il était encore possible de le faire. Déclaré perdu en mai 2012, il est désormais un débris spatial des plus encombrant.

L’Agence spatiale européenne a été mise en cause dans sa gestion du satellite environnemental Envisat, déclaré perdu en mai 2012 à la suite d’une perte de contrôle survenue début avril. L’Institut international de droit spatial (IISL) soutient que l’Esa aurait pu faire davantage pour empêcher le satellite de passer le prochain siècle comme débris spatial majeur sur son orbite. L’Institut la tiendra responsable si Envisat ou un de ses éléments devait entrer en collision avec un autre satellite.

Ces reproches concernent la règle dite « des 25 ans ». Depuis 2002, en effet, l’IADC, (Inter Agency Space Debris Coordination Committee) recommande de prévoir, pour tout satellite en orbite basse, un retour dans l’atmosphère en moins de 25 années, contre quelques siècles avant cette décision.

Or, lorsqu’Envisat tombe en panne en avril 2012, il se trouve à une altitude de 768 km depuis 2010 quand l'Esa l'avait positionné sur cette orbite moins fréquentée. Pour qu'il retombe naturellement dans l’atmosphère terrestre en 25 ans, il devrait se trouver à environ 600 km.

L’IISL reproche donc à l’Esa d’avoir trop tardé à abaisser son orbite alors que le satellite avait dépassé sa durée de vie initiale depuis bien longtemps. Lancé en 2002, il devait en effet fonctionner seulement cinq années !

Envisat aurait-il pu ne pas être un débris spatial ?

Mais ce satellite a été conçu dans les années 1980, à une époque où la question des débris spatiaux n'était pas considérée comme un problème grave. De fait, le satellite n’a pas été prévu pour être désorbité. Son réservoir a été dimensionné uniquement pour les opérations courantes d’évitement de débris et de rehausse d’orbite. Autrement dit, même si les contrôleurs au sol avaient abaissé l’orbite du satellite dès sa mise à poste, les réserves en carburant n’auraient pas été suffisantes pour atteindre ces 600 km.

Ce n’est qu’en 2007 que les Nations unies établissent des directives qui, pour résumer, stipulent que les opérateurs de satellites en orbite basse cessent les opérations suffisamment tôt pour maintenir assez de carburant et réduire les orbites de sorte que la traînée atmosphérique tire les satellites en rentrée destructive dans les 25 ans. L’Esa les a adoptées dès l’année suivante pour tous ses projets concernés.

Enfin, s'il n'était pas tombé en panne, Envisat aurait pu continuer d'être utilisé depuis sa dernière orbite (768 km) avec suffisamment de carburant pour effectuer des manœuvres d'évitement de collisions pendant plusieurs années.

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