Les instruments embarqués sur Topex/Poséidon

Les instruments embarqués sur Topex/Poséidon
De nombreuses améliorations ont été apportées sur
Topex/Poséidon par rapport aux précédents
systèmes (SeaSat, GeoSat), pour l'étude des océans
à l'échelle des bassins. Ceci comprend, outre un
satellite spécialement conçu, une série de capteurs,
des systèmes de localisation, le choix de l'orbite,
ainsi que le développement d'un modèle de gravité
optimal pour la détermination précise de l'orbite, et
un segment sol dédié pour la mission.
Le satellite Topex/Poséidon est une adaptation de
la plateforme Multimission Modular Spacecraft
(MMS, Fairchild Space), qui a été utilisée avec
succès pour les missions Solar Maximum Mission,
Landsat 4 et Landsat 5. Le design du MMS a ainsi été modifié pour emporter les 2400 kg de
Topex/Poséidon, avec les six instruments scientifiques (quatre opérationnels et deux expérimentaux) décrits
ci-dessous.
Instruments embarqués
Nom
NRA
(Topex)
Type
Origine
Produits
Nasa radar altimeter
Distance altimétrique
Hauteur de vagues
Nasa
Module de la vitesse du vent
opérationnel
coefficient de rétrodiffusion
correction ionosphérique
SSALT
Solid state radar altimeter
(Poséidon-1)
Distance altimétrique
Cnes
Hauteur de vagues
expérimental Module de la vitesse du vent
coefficient de rétrodiffusion
TMR
Topex microwave radiometer
température de brillance
Nasa
Vapeur d'eau atmosphérique
opérationnel
Eau liquide atmosphérique
LRA
Laser retroreflector array
Nasa
éphémérides d'orbite précises (*)
opérationnel
Doris
Doppler tracking system receiver
éphémérides d'orbite précises (*)
Cnes
localisation précise de balises au sol
opérationnel
correction ionosphérique
Global positioning system
GPSDR
demonstration receiver
Nasa
éphémérides d'orbite précises
expérimental
* Les mesures altimétriques sont repérées par rapport aux coordonnées géodésiques grâce au système de
détermination d'orbite précise. Les deux équipes d'orbitographie précise utilisent la combination des
données LRA et Doris, l'un contrôlé par le Cnes, l'autre par la Nasa.
Altimètre radar bi-fréquence Nasa (Nasa Radar Altimeter, NRA)
Le NRA (206 kg redondance incluse, 237 W), émet simultanément à 13.6 GHz (bande Ku) et 5.3 GHz
(bande C). Il s'agit d'un altimètre de la cinquième génération. Basé sur les instruments de Seasat et Geosat, il
a bénéficié de nombreuses améliorations, en particulier le canal à 5.3 GHz pour la correction ionosphérique.
C'est l'instrument principal de la mission Topex/Poséidon. Les mesures réalisées aux deux fréquences sont
combinées pour obtenir la hauteur altimétrique (hauteur du satellite par rapport à la surface de la mer), le
module de la vitesse du vent, la hauteur significative de vagues et la correction ionosphérique. La
redondance de cet instrument a permis de prolonger la mission : le second altimètre opérationnel Topex B
est venu supplanter Topex A, suite à un problème de dérive en 1999.
Plus d'information sur NRA.
Radiomètre tri-fréquence Topex Microwave Radiometer (TMR)
Le TMR (50 kg en comptant la redondance partielle, 25 W) mesure l'émissivité de la surface de la mer en
micro-ondes (température de brillance), et ce à trois fréquences(18, 21 et 37 GHz), afin de fournir le
contenu en vapeur d'eau dans la troposphère sur le trajet de l'onde radar de l'altimètre. Le canal à 21 GHz est
le principal pour la mesure de la vapeur d'eau. Les canaux à 18 et 37 GHz sont utilisés respectivement pour
retirer les effets de la vitesse du vent et de la couverture nuageuse (contribution de l'eau liquide) sur la
mesure de la vapeur d'eau. Les mesures sont combinées pour obtenir l'erreur sur la distance altimétrique due
au retard causé par la vapeur d'eau, et pour obtenir la correction du sigma0 (coefficient de rétrodiffusion)
pour l'absorption de l'eau liquide.
Plus d'information sur le TMR.
Laser Retroreflector Array (LRA)
Le LRA (29 kg) réfléchit les signaux laser émis par un réseau de 10 à 15 stations (Satellite Laser Ranging
stations, SLR), afin de fournir des informations pour la détermination précise de l'orbite et la calibration du
biais de l'altimètre.
Plus d'information sur le LRA.
Doris : Détermination d'Orbite et Radiopositionnement Intégrés par Satellite
Doris (43 kg en comptant la redondance, 21 W) est un système français qui utilise un récepteur bi-fréquence
(401.25 MHz et 2036.25MHz) pour observer le signal Doppler provenant d'un réseau d'une cinquantaine de
balises au sol. Il fournit une localisation tous-temps du satellite pour la détermination précise de l'orbite. Les
balises Doris sont équipées de capteurs météo mesurant température, humidité et pression atmosphérique
pour corriger le signal des perturbations atmosphétiques. Les signaux Doris sont transmis à deux fréquences
pour permettre la soustraction des effets des éléctrons libres ionosphériques sur les données de localisation
ainsi que sur le signal altimétrique.
Plus d'information sur Doris.
Single frequency Solid State radar ALTimeter (SSALT)
SSALT, aussi appelé Poséidon met en oeuvre une nouvelle technologie d'altimètres légers (23 kg sans
redondance) demandant peu de puissance (49W),pour de futures missions d'observation de la Terre. Il est
fournit par l'agence spatiale française, le Cnes. Il partage la même antenne que le NRA, ce qui fait qu'un
seul des altimètres peut fonctionner à un moment donné. SSALT fonctionne environ 10% du temps, soit un
cycle sur dix.
SSALT n'émet qu'à une seule fréquence, 13.65 GHz (bande Ku), et donne les mêmes informations
géophysiques que le NRA, excepté la correction ionosphérique (du fait de la fréquence unique), laquelle
doit être fournie par une source externe (Doris).
Plus d'information sur SSALT.
Global Positioning System Demonstration Receiver (GPSDR)
Le GPSDR (28 kg sans redondance, 29 W), fonctionne à 12227.6 MHz et 1575.4 MHz, recevant des
signaux des satellites GPS (jusqu'à six en même temps). L'antenne GPS est montée sur un long bras, afin de
réduire les interférences qui peuvent perturber sérieusement la mesure. Ces données satellites, ajoutées à la
localisation GPS depuis le sol permet des solutions quasi-géométriques. Le suivi précis du satellite est rendu
possible en utilisant la technique du filtrage de Kalman et une nouvelle technique GPS.
Plus d'information sur le GPSDR.