La mission au niveau de la mer servira également de thermomètre de précision dans l'espace

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Lorsqu’un satellite du nom de Sentinel-6 Michael Freilich sera lancé en novembre, son objectif principal sera de surveiller l’élévation du niveau de la mer avec une extrême précision. Mais un instrument à bord du vaisseau spatial fournira également des données atmosphériques qui amélioreront les prévisions météorologiques, suivront les ouragans et renforceront les modèles climatiques.

“Notre objectif fondamental avec Sentinel-6 est de mesurer les océans, mais plus nous pouvons ajouter de valeur, mieux c’est”, a déclaré Josh Willis, scientifique du projet de la mission au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. “Ce n’est pas tous les jours que nous lançons un satellite, donc collecter des données plus utiles sur nos océans et notre atmosphère est un bonus.”

Une collaboration américano-européenne, Sentinel-6 Michael Freilich est en fait l’un des deux satellites qui composent la mission Copernicus Sentinel-6 / Jason-CS (Continuity of Service). Le jumeau du satellite, Sentinel-6B, sera lancé en 1980 prendre le relais de son prédécesseur. Ensemble, le vaisseau spatial rejoindra TOPEX / Poséidon et la série de satellites Jason, qui recueillent des mesures précises du niveau de la mer depuis près de trois décennies. Une fois en orbite, chaque satellite Sentinel-6 collectera des mesures du niveau de la mer au centimètre près pour 90% des océans du monde.

Pendant ce temps, ils scruteront également profondément l’atmosphère terrestre avec ce qu’on appelle le système mondial de navigation par satellite – Radio Occultation (GNSS-RO) pour collecter des informations très précises sur la température et l’humidité mondiales. Développé par JPL, l’instrument GNSS-RO de l’engin spatial suit les signaux radio des satellites de navigation pour mesurer les propriétés physiques de l’atmosphère terrestre. Lorsqu’un signal radio traverse l’atmosphère, il ralentit, sa fréquence change et son trajet se courbe. Appelé réfraction, cet effet peut être utilisé par les scientifiques pour mesurer les changements infimes des propriétés physiques atmosphériques, telles que la densité, la température et la teneur en humidité.

This illustration shows the Sentinel-6 Michael Freilich spacecraft in orbit above Earth with its deployable solar panels extended. The GNSS-RO instrument is located at the front and back of the spacecraft.
Cette illustration montre le vaisseau spatial Sentinel-6 Michael Freilich en orbite au-dessus de la Terre avec ses panneaux solaires déployables étendus. L’instrument GNSS-RO est situé à l’avant et à l’arrière de l’engin spatial. Crédit: ESA

Les mesures atmosphériques globales précises effectuées par Sentinel-6 Michael Freilich compléteront les observations atmosphériques par d’autres instruments GNSS-RO déjà dans l’espace. Plus précisément, les météorologues du National Weather Service de la National Oceanic and Atmospheric Administration utiliseront les informations du GNSS-RO de Sentinel 6 pour améliorer les prévisions météorologiques. En outre, les informations GNSS-RO fourniront des données à long terme qui peuvent être utilisées à la fois pour surveiller l’évolution de notre atmosphère et pour affiner les modèles utilisés pour faire des projections du climat futur. Les données de cette mission aideront à suivre la formation des ouragans et à soutenir des modèles pour prédire la direction des tempêtes. Plus nous recueillons de données sur la formation des ouragans (et les endroits où une tempête pourrait toucher terre), mieux ce sera pour aider les efforts locaux à atténuer les dommages et à soutenir les plans d’évacuation.

Comment ça fonctionne

L’occultation radio a été utilisée pour la première fois par la mission Mariner 4 de la NASA en 1965 lorsque le vaisseau spatial a survolé Mars. En passant derrière la planète rouge de notre point de vue, les scientifiques sur Terre ont détecté de légers retards dans ses transmissions radio alors qu’ils voyageaient dans les gaz atmosphériques. En mesurant ces retards de signal radio, ils ont pu obtenir les premières mesures de l’atmosphère martienne et découvrir à quel point elle était mince par rapport à celle de la Terre.

Par le 1980 s, les scientifiques avaient commencé à mesurer les légers retards des signaux radio des satellites de navigation en orbite autour de la Terre pour mieux comprendre notre l’atmosphère de la planète. Depuis lors, de nombreux instruments d’occultation radio ont été lancés; Sentinel-6 Michael Freilich rejoindra les six satellites COSMIC-2 comme les instruments GNSS-RO les plus avancés parmi eux.

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“L’instrument Sentinel-6 est essentiellement le même que celui de COSMIC-2. Comparé à d’autres instruments d’occultation radio, ils ont une plus grande précision de mesure et une plus grande profondeur de pénétration atmosphérique”, a déclaré Chi Ao, le scientifique des instruments pour GNSS -RO chez JPL.

Les récepteurs de l’instrument GNSS-RO suivent les signaux radio des satellites de navigation lorsqu’ils plongent au-dessous ou s’élèvent de l’horizon. Ils peuvent détecter ces signaux à travers l’étendue verticale de l’atmosphère – à travers des nuages ​​épais – depuis le sommet et presque jusqu’au sol. Ceci est important, car les phénomènes météorologiques émergent de toutes les couches de l’atmosphère, pas seulement de la surface de la Terre où nous ressentons leurs effets.

“De minuscules changements dans le signal radio peuvent être mesurés par l’instrument, qui sont liés à la densité de l’atmosphère”, a ajouté Ao. “Nous pouvons alors déterminer avec précision la température, la pression et l’humidité à travers les couches de l’atmosphère, ce qui nous donne des informations incroyables sur le climat et la météo dynamiques de notre planète.”

Avec l’aide du chercheur principal du GNSS-RO du JPL Chi Ao et du météorologue du National Weather Service de la NOAA, Mark Jackson, cette vidéo explique comment l’instrument GNSS-RO à bord du Sentinel-6 Michael Freilich sera utilisé par les météorologues pour améliorer les prévisions météorologiques. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Mais il y a une autre raison pour laquelle sonder tout le profil vertical du l’atmosphère de l’orbite est si importante: la précision. Les météorologues recueillent généralement des informations à partir de diverses sources – des ballons météorologiques aux instruments à bord des aéronefs. Mais parfois, les scientifiques doivent compenser les biais dans les données. Par exemple, les lectures de température de l’air d’un thermomètre sur un avion peuvent être faussées par la chaleur rayonnant des parties de l’avion.

Les données GNSS-RO sont différentes. L’instrument recueille les signaux des satellites de navigation au sommet de l’atmosphère, dans ce qui est proche du vide. Bien qu’il existe des sources d’erreur dans chaque mesure scientifique, à cette altitude, il n’y a pas de réfraction du signal, ce qui signifie qu’il existe une ligne de base presque sans biais à laquelle les mesures atmosphériques peuvent être comparées afin de minimiser le bruit dans la collecte de données.

Et en tant que l’un des instruments d’occultation radio GNSS les plus avancés en orbite, a déclaré Ao, ce sera également l’un des thermomètres atmosphériques les plus précis de l’espace.

En savoir plus sur la mission

Copernicus Sentinel-6 / Jason-CS est développé conjointement par l’Agence spatiale européenne (ESA), l’Organisation européenne pour l’exploitation des satellites météorologiques (EUMETSAT), la NASA et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), avec le soutien financier de la Commission européenne et le soutien du Centre national français d’études spatiales (CNES).

Le premier satellite Sentinel-6 / Jason-CS qui sera lancé porte le nom de l’ancien directeur de la Division des sciences de la Terre de la NASA, Michael Freilich. Il suivra le plus récent satellite américain et européen d’observation du niveau de la mer, Jason-3, qui a été lancé en 2016 et fournit actuellement des données.

Les contributions de la NASA à la mission Sentinel-6 / Jason-CS sont trois instruments scientifiques pour chacun des deux satellites Sentinel-6: le radiomètre hyperfréquence avancé, le GNSS-RO et le laser Retroreflector Array. La NASA fournit également des services de lancement, des systèmes au sol soutenant le fonctionnement des instruments scientifiques de la NASA, les processeurs de données scientifiques pour deux de ces instruments et le soutien de l’équipe scientifique internationale de topographie de surface océanique.

Pour en savoir plus sur l’étude de la NASA sur l’élévation du niveau de la mer, visitez:

https://sealevel.nasa.gov

Contacts pour les médias d’information

Ian J. O’Neill / Jane J. Lee

Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californie

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