Airbus Defence and Space

Les instruments de MetOp

Un arsenal complet pour la pluie et le beau temps

MetOp procède à une quantité impressionnante de mesures. Il réalise des profils atmosphériques, thermiques et hygrométriques, acquiert des images des surfaces terrestres et océaniques, observe à travers les nuages, suit l’évolution des contours et de la composition des masses de glaces flottantes, de la couverture neigeuse et végétale, enregistre la vitesse et le sens des vents à la surface des océans, identifie la teneur de gaz comme le dioxyde de carbone, l’oxyde d’azote, le méthane et l’ozone, mais aussi le degré d’humidité des sols, et garde même un œil sur les incidences de l’activité solaire. Ce volume d’informations considérable est transposé dans les modèles de prévision météorologique et de surveillance climatique utilisés par les météorologues du monde entier. Outre les capteurs dédiés aux deux principaux objectifs de la mission, à savoir la météorologie et la climatologie, MetOp est équipé d’instruments destinés à assurer un service humanitaire (recherche et sauvetage) et une fonction d’observation de l’environnement spatial.

Les instruments de MetOp

Pour remplir toutes ses missions, MetOp emporte un formidable arsenal de 13 instruments et capteurs différents. Cinq d’entre eux, dont trois fournis par Airbus Defence and Space, sont de véritables joyaux technologiques européens en matière de conception et fabrication. Les huit autres sont identiques aux instruments également embarqués à bord des satellites de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) américaine, au titre d’un accord de collaboration transatlantique inédit entre Eumetsat, l’organisation responsable des opérations de MetOp, et la NOAA. MetOp et son partenaire américain forment la constellation IJPS (Initial Joint Polar-Orbiting Satellite System), et évoluent sur des orbites complémentaires. Ils offrent ainsi une couverture optimale et partagent une série d’instruments communs pour des raisons de cohérence des données, qui sont partagées et échangées. Le satellite de la NOAA comporte également l’un des instruments européens fabriqués par Airbus Defence and Space : le sondeur d’humidité à hyperfréquences MHS.

NOAA-18 a été lancé en 2005, suivi de NOAA-19, qui a pris le relais en 2009. Ces satellites possèdent en effet une durée de vie nominale en service plus courte que les satellites MetOp.

Instrument

Type et mission

A-DCS (fourni par les Etats-Unis)

Système de recueil de données avancé

Récepteur et processeur de signal UHF, transmission directe au sol

Recueil de données environnementales et service de localisation basé

AMSU-A1 et AMSU-A2 (fournis par les Etats-Unis)

Sondeurs hyperfréquences avancés - Unité A

Sondeur hyperfréquences équipé de 15 canaux dans la bande de fréquence 23-90 GHz

Données mises au profit de mesures de précipitations et de surface, couverture neigeuse, concentration de glace de mer et humidité des sols


ASCAT (fourni par l’Europe - Airbus Defence and Space)

Scattéromètre avancé

Radar à impulsion en bande C

Mesures de la vitesse et du sens des vents au-dessus des océans

AVHRR (fourni par les Etats-Unis)

Radiomètre avancé de très haute résolution

Radiomètre imageur équipé de six canaux dans la bande 0,6-12,5 μm

Images des terres émergées, océans et nuages, mesures de la température à la surface des océans, glace, neige et couverture végétale

GOME-2 (fourni par l’Europe)

Expérience de surveillance globale de l’ozone

Spectromètre de visualisation au nadir dans les gammes du visible et de l’ultraviolet

Profils de l’ozone, dioxyde d’azote et autres gaz mineurs à l’état de trace

GRAS (fourni par l’Europe - Airbus Defence and Space)

Récepteur GNSS dédié au sondage atmosphérique

Récepteur par radio-occultation

Profils atmosphériques (température et humidité) par radio-occultation GPS

HIRS (fourni par les Etats-Unis)

Sondeur haute résolution de rayonnements infrarouges

Sondeur équipé de 19 canaux infrarouge dans la bande 3,8-15 μm, et d’un canal dans le visible

Profils de températures atmosphériques, taux d’humidité, altitude des nuages et albédo de surface (réflectance spectrale)

IASI (fourni par l’Europe)

Interféromètre sondeur atmosphérique infrarouge

Interféromètre de Michelson infrarouge couvrant la bande 3,6-15,5 μm

Température de l’atmosphère et profils hygrométriques, températures de surface terrestre et océanique, composition de l’ozone

MHS (fourni par l’Europe - Airbus Defence and Space)

Sondeur d’humidité à hyperfréquences

Sondeur hyperfréquence auto-étalonné, équipé de cinq canaux (89-190 GHz)

Humidité atmosphérique et rayonnements de surface

S&R (fourni par les Etats-Unis)

Processeur et répéteur de recherche et sauvetage (SARP-3, SARR)

Transpondeur et processeur de signaux VHF/UHF

Réception, traitement des signaux d’urgence des aéronefs et navires en détresse depuis les balises

SEM-2 (fourni par les Etats-Unis)

Vigie de l’environnement spatial

Spectromètre multicanaux de particules chargées

Mesures de l’intensité de la ceinture de rayonnement de la Terre, et flux de particules chargées à l’altitude du satellite

Parmi ces instruments se trouvent des unités hautement récurrentes (AVHRR, HIRS, AMSU-A1/A2), développées dans le cadre du programme POES (Polar Orbiting Environmental Satellite) américain, et des instruments inédits mis au point spécifiquement pour MetOp (ASCAT, GRAS, IASI). Fort de cette série d’équipements, MetOp se distingue à maints égards des satellites météorologiques polaires de la NOAA, notamment avec l’intégration du sondage avancé et des capacités de mesure des vents de surface, la surveillance globale avancée de l’ozone, les services de diffusion directe de données, et le degré de résolution élevé en tout point de l’orbite.

La chasse aux interférences

Des tests électromagnétiques approfondis ont été nécessaires pour démontrer que les instruments de MetOp peuvent tous fonctionner individuellement, sans interférer entre eux

Outre la fourniture de trois des principaux instruments du satellite, Airbus Defence and Space est notamment chargé d’intégrer l’ensemble des instruments à l’intérieur du module de charge utile - une mission particulièrement délicate puisque la « cohabitation » de puissants transmetteurs radio et de récepteurs ultra sensibles sur une large bande de fréquences (100 MHz à 200 GHz) exige un aménagement au plus juste de la charge utile. Pour garantir le bon fonctionnement de tous les instruments sans interférence entre eux, ni même avec le satellite, l’un des principaux défis en matière de conception et de vérification consistait à éviter les interférences électromagnétiques et hyperfréquences entre les instruments et l’avionique. Une véritable campagne d’analyses, de simulations et de tests, entreprise sous la maîtrise d’œuvre d’Airbus Defence and Space, était nécessaire pour s’en assurer.

Les instruments de MetOp-B fournis par Airbus Defence and Space

MHS (Microwave Humidity Sounder)

TélédétectionMetOp