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Mai 2018
1/1 Mise en orbite des deux satellites GRACE-Follow On
Le 22 mai 2018, depuis la base de Vandenberg en Californie, deux
nouveaux satellites scientifiques GRACE FO ainsi
que cinq nouveaux éléments de la constellation Iridium Next ont été mis en
orbite par la fusée réutilisable Falcon 9 de la société SpaceX.
Ces 2 satellites jumeaux de la mission GRACE-Follow On, sont le fruit d'une
collaboration entre la NASA et le Centre de recherche allemand pour les
géosciences (GFZ). Ils continueront à surveiller les changements dans le cycle
de l'eau et la masse à la surface du globe, comme cela a été si bien réalisé
par la première mission GRACE, ("Gravity Recovery And Climate Experiment"),
mise en orbite en mars 2002, qui a fonctionné jusqu’en octobre 2017, une
performance et une chance inouïe pour ce type de mission.
L’altitude de la mission GRACE-FO est celle d’une orbite quasi circulaire à 490
km et l’inclinaison du plan de la trajectoire sur l’équateur est de
89 degrés.
Voici quelques éléments, parmi les plus impressionnants, sur cette mission très remarquable :
Les missions de GRACE
Comme son prédécesseur, GRACE-FO suit les masses d'eau liquide ou gelée
"grace"... à des mesures de haute précision des variations mensuelles
du champ de gravité de la Terre. Chaque mission GRACE est composée de 2
satellites jumeaux. La connaissance ultraprécise de l'attraction terrestre et
de ses variations, résulte de la mesure à mieux que quelques millièmes de mm de
la distance, (environ 200 km), entre les 2 engins en orbite. Plus de 99% de
l'attraction gravitationnelle de notre planète ne change pas d'un mois à
l'autre, car elle représente la masse de la Terre solide elle-même. Mais une
infime fraction de la masse terrestre est constamment en mouvement, et c'est
surtout de l'eau : la pluie tombe, la rosée s'évapore, les courants océaniques
coulent, la glace fond et ainsi de suite.
Les cartes de GRACE montrant les variations régionales de la gravité nous
montrent où se déplace chaque mois cette petite fraction de la masse planétaire
globale.
Anomalie de champ de gravité au niveau des continents de
2002 à 2009 (Source NASA)
Anomalie de champ de gravité des océans de 2002 à 2009 (Source NASA)
Nota : La plupart des anomalies de gravité étant dues au mouvement de l'eau autour de la surface de la Terre, la NASA exprime ces variations comme l'épaisseur d'une couche d'eau qui entraînerait une telle anomalie de gravité. Les mesures sont en termes de centimètres d'eau équivalente, ou CM-eq-H2O.
Deux satellites, un instrument
Contrairement aux autres satellites d'observation de la Terre, qui portent
des instruments qui observent une partie du spectre électromagnétique, les deux
satellites de GRACE-Follow On sont eux-mêmes l'instrument qui effectue des
mesures entre-eux.
L'instrument principal mesure les minuscules changements dans la distance entre
les deux, qui proviennent des forces gravitationnelles légèrement variables,
d'un mois à l'autre, en fonction des changements de la répartition des masses
en surface ou souterraines, proches de la surface. Cette distance, variable
continûment, est mesurée à partir de signaux micro-onde émis et reçus entre les
deux satellites jumeaux comme dans la première mission Grace - KBR instrument
(K/Ka-Band Ranging) -. Dans la mission GRACE-FO, un système expérimental
nouveau et supplémentaire beaucoup plus précis (au moins d’un facteur 10) a été
mis en place ; il est fondé sur l'interférométrie de signaux laser émis entre
les deux satellites - LRI instrument (Laser Ranging Interferometer) -.
Les chercheurs, géodésiens & hydrologues, produisent des cartes mensuelles
de l'eau et du changement de masse en combinant ces informations avec des
mesures GPS de l'endroit exact où se trouvent les satellites et des mesures
accélérométriques d'autres forces agissant sur l'engin spatial, telles que la
traînée atmosphérique.
Le traitement des données géophysiques pour déterminer précisément chaque mois
un modèle de champ de gravité de la Terre implique nécessairement l’utilisation
des données de distances laser obtenues régulièrement sur les satellites Lageos
à 6 000 km d’altitude qui donnent spécifiquement la position du centre de masse
de la Terre et ses variations temporelles ainsi que l’aplatissement
géodynamique de la Terre avec ses variations temporelles. Ces grandeurs ne
pourraient être déterminées avec précision par les seules données de
Grace-FO.
Les micro accéléromètres ultra précis utilisés pour mesurer les forces
non-gravitationnelles agissant sur les satellites ont été construits et
réalisés en France par l’ONERA, une compétence unique au plan mondial.
Pour en savoir plus, sites à consulter :
OSCAR, Fiche technique sur GRACE-FO
