Sentinelle-3

Sentinel-3 est une série de satellites d'observation de la Terre développés par l' Agence spatiale européenne dans le cadre du programme Copernicus . En 2024, elle se compose de 2 satellites : Sentinel-3A et Sentinel-3B . Après la mise en service initiale, chaque satellite a été remis à EUMETSAT pour la phase d'opérations de routine de la mission. Deux satellites récurrents, Sentinel-3C et Sentinel-3D, suivront respectivement vers 2025 et 2028 pour assurer la continuité de la mission Sentinel-3.

Chaque satellite Sentinel-3 est conçu pour fonctionner pendant sept ans sur une orbite terrestre basse héliosynchrone . Les satellites utilisent plusieurs capteurs pour mesurer la topographie, la température, les écosystèmes marins, la qualité de l'eau, la pollution et d'autres caractéristiques pour la prévision océanique et la surveillance environnementale.

Les satellites Sentinel-3 évoluent sur une orbite héliosynchrone à une altitude d'environ 814 km (506 mi), avec une inclinaison de 98,6° et un cycle orbital d'environ 100 minutes. L'heure locale du nœud descendant est 10h00 et la durée nominale est de 7,5 ans.

Une paire de satellites Sentinel-3 permet un temps de revisite court, permettant à la Terre d'être photographiée au moins une fois tous les deux jours par l'instrument OLCI, et au moins une fois par jour par l'instrument SLSTR à l'équateur. Ceci est réalisé en utilisant les satellites Sentinel-3A et Sentinel-3B en conjonction. L'orbite du satellite fournit une répétition de 27 jours pour le package topographique, avec un sous-cycle de 4 jours.

Le 14 avril 2008, l'Agence spatiale européenne et Thales Alenia Space ont signé un contrat de 305 millions d'euros pour construire le premier GMES Sentinel-3 dans son centre spatial de Cannes Mandelieu . Bruno Berruti a dirigé l'équipe chargée de livrer les satellites Copernicus Sentinel-3 de la planche à dessin à l'orbite. La plate-forme satellite a été livrée en France pour l'intégration finale en 2013. Les systèmes de communication ont été achevés par Thales Alenia Space España début 2014.

Sentinel-3A a ensuite été lancé le 16 février 2016 à bord d'un véhicule Rokot depuis le cosmodrome de Plesetsk , situé près d'Arkhangelsk, en Russie. Ce premier lancement a été suivi par le lancement de Sentinel-3B le 25 avril 2018, également à bord d'un Rokot. Chaque satellite est conçu pour fonctionner pendant 7 ans.

Les principaux objectifs de la mission Sentinel-3 sont de mesurer avec précision la topographie de la surface de la mer , la température de la surface terrestre et de la mer , la couleur de la surface terrestre et de l'océan , afin de soutenir les systèmes de prévision océanique et de surveillance environnementale et climatique. Sentinel-3 s'appuie directement sur l'héritage des satellites ERS-2 et Envisat . Des données en temps quasi réel seront fournies pour les prévisions océaniques, la cartographie de la glace de mer et les services de sécurité maritime sur l'état de la surface de l'océan, y compris la température de surface, les écosystèmes marins , la qualité de l'eau et la surveillance de la pollution .

Les autres objectifs de la mission comprennent :

• Mesurer la topographie de la surface de la mer, la hauteur de la surface de la mer et la hauteur significative des vagues
• Mesurer la température de la surface des océans et des terres émergées
• Mesurer la couleur de la surface des océans et des terres
• Surveiller la topographie de la glace marine et terrestre
• Surveillance de la qualité et de la pollution de l'eau de mer
• Surveillance des eaux intérieures, y compris des rivières et des lacs
• Aider à la prévision météorologique marine grâce aux données acquises
• Surveillance et modélisation du climat
• Suivi des changements d'affectation des sols
• Cartographie du couvert forestier
• Détection d'incendie
• Prévision météo
• Mesure du rayonnement thermique de la Terre pour des applications atmosphériques

Sentinel-3 utilise plusieurs instruments de détection :

Le SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) détermine les températures globales de la surface de la mer avec une précision supérieure à 0,3 K (0,3 °C ; 0,5 °F). Il mesure dans neuf canaux spectraux et deux bandes supplémentaires optimisées pour la surveillance des incendies. Les six premières bandes spectrales couvrent le spectre visible et proche infrarouge (VNIR) ainsi que le spectre infrarouge à ondes courtes (SWIR) ; VNIR pour les bandes 1 à 3 et SWIR pour les bandes 4 à 6. Ces 6 bandes ont une résolution spatiale de 500 m (1 600 pieds), tandis que les bandes 7 à 9 ainsi que les deux bandes supplémentaires ont une résolution spatiale de 1 km (0,6 mi). Pour l'instrument SLSTR de Sentinel-3, l'étalonnage à bord est l'une des caractéristiques les plus importantes pour les canaux thermiques et infrarouges. Cet instrument possède deux cibles de corps noir utilisées pour l'étalonnage, l'une à une température similaire à celle de l'optique (environ 260 K ou −13 °C), et l'autre à une température plus élevée (302 K ou 29 °C), de sorte que la plage de température corresponde aux températures de surface de l'océan mesurées par l'instrument.

L'OLCI (Ocean and Land Colour Instrument) est un spectromètre d'imagerie à résolution moyenne qui utilise cinq caméras pour fournir un large champ de vision. L'OLCI est un scanner le long de la trajectoire ou « balai poussoir » , ce qui signifie que le réseau de capteurs est disposé perpendiculairement à la trajectoire de vol. Cette méthode élimine essentiellement la distorsion d'échelle près du bord d'une image qui est courante avec les scanners transversaux ou « balai à fouet » . L'OLCI possède 21 bandes spectrales avec des longueurs d'onde allant de l'optique au proche infrarouge. Les bandes varient en largeur de 400 nm à 1020 nm et servent à diverses fins différentes, notamment la mesure de l'absorption de vapeur d'eau , des niveaux d'aérosols et de l'absorption de chlorophylle . Le SLSTR et l'OLCI sont des instruments optiques avec un chevauchement de leur trajectoire de balayage, permettant de nouvelles applications combinées.

En raison des facteurs de changement climatique, les régions côtières intérieures sont devenues une zone de préoccupation croissante et, de 2002 à 2012, le spectromètre imageur à résolution moyenne ( MERIS ) a fourni des observations de qualité pour l'analyse. L'OLCI améliore le MERIS dans la mesure où il a été construit avec six bandes spectrales supplémentaires, un rapport signal/bruit (SNR) plus élevé, un éblouissement solaire réduit, une résolution spatiale maximale de 300 m et une couverture au sol accrue lui permettant de détecter les niveaux de cyanobactéries dans les écosystèmes côtiers intérieurs. L'OLCI est actuellement le seul capteur dans l'espace capable de détecter les cyanobactéries.

Le SRAL ( altimètre radar à synthèse d'ouverture ) est le principal instrument topographique permettant de fournir des mesures topographiques précises sur la glace de mer, les calottes glaciaires, les rivières et les lacs. Il utilise une bande à double fréquence _Ku et C et est soutenu par un radiomètre à micro-ondes (MWR) pour la correction atmosphérique et un récepteur DORIS pour le positionnement en orbite. Cela permet à l'instrument, qui est basé sur des missions héritées telles que CryoSat et les missions Jason , de fournir une résolution de 300 mètres et une erreur de portée totale de 3 cm. L'instrument exploite sa fréquence de répétition d'impulsions à 1,9 kHz (mode basse résolution - LRM, radar à ouverture réelle ) et 17,8 kHz (radar à ouverture synthétique - SAR).

DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) est un récepteur pour le positionnement en orbite.

Le MWR (MicroWave Radiometer) mesure la vapeur d'eau, la teneur en eau des nuages ​​et le rayonnement thermique émis par la Terre. Le capteur MWR a une précision radiométrique de 3,0 K (3,0 °C ; 5,4 °F).

Le LRR ( rétroréflecteur laser ) localise avec précision le satellite en orbite à l'aide d'un système de télémétrie laser. Utilisé en combinaison avec SRAL, DORIS et MWR, il permettra d'acquérir des mesures topographiques détaillées de l'océan et des eaux intérieures.

Le GNSS ( Global Navigation Satellite System ) permet une détermination précise de l'orbite et peut suivre plusieurs satellites simultanément.

Sentinel-3 est exploité par le Centre européen d'opérations spatiales (ESA) et Eumetsat . Les opérations en orbite de Sentinel-3 sont coordonnées par Eumetsat à Darmstadt, en Allemagne . Cela comprend la surveillance de l'état du satellite et des instruments, et la coordination de la télémétrie et des commandes de maintenance au centre de contrôle de vol principal de Darmstadt, en Allemagne. L'ESA maintient un centre de contrôle de vol de secours dans une station au sol à Kiruna, en Suède . En outre, l'ESA exploite une station centrale en bande X à Svalbard , en Norvège. Cette station est chargée de recevoir les données collectées par Sentinel-3. Les données sont ensuite analysées par le segment terrestre collaboratif Sentinel et compilées dans le composant spatial Copernicus (CSC). Le CSC est un programme d'observation de la Terre géré par l'ESA dans le but de fournir une surveillance continue de haute qualité de la Terre.

Les applications de Sentinel-3 sont diverses. Grâce à la collection de capteurs à bord, Sentinel-3 est capable de détecter la température et les changements de couleur des océans et des terres. L'instrument de couleur des océans et des terres (OLCI) a une résolution de 300 m (980 pieds) avec 21 bandes distinctes permettant une couverture mondiale en moins de quatre jours. Ce capteur peut ensuite être utilisé par les chercheurs pour effectuer des recherches sur la qualité de l'eau et la surveillance des terres. Le satellite a également la capacité de surveiller la température de la mer, de la terre et de la glace grâce au radiomètre de température de surface de la mer et de la terre (SLSTR). Sentinel-3 a également la capacité de détecter les changements de hauteur de la surface de la mer et de la glace de mer à l'aide de l' altimètre radar à synthèse d'ouverture et du radiomètre à micro-ondes , deux des capteurs les plus complexes du satellite.

Les observations acquises par la mission seront utilisées en conjonction avec d’autres missions d’observation des océans pour contribuer au Système mondial d’observation des océans (GOOS) qui vise à créer un système permanent d’observation des océans.

• Données sur la couleur de l'océan et la réflectivité terrestre
• Température de la surface de la mer, de la terre et de la glace
• Surveillance active des incendies et des zones brûlées
• Données sur la topographie de la surface de la mer

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