Posted 19 novembre 2020 in Blogue, Espace.

Le satellite Sentinel-6 Michael Freilich, qui sera lancé en orbite le 21 novembre 2020, deviendra le dernier d’une longue série de satellites de surveillance des océans. Il commencera alors sa mission de collecte de données sur le niveau global de la mer ainsi que sur la température et l’humidité atmosphériques. Cette mission, qui s’échelonnera sur cinq années et demie, viendra enrichir nos connaissances sur les changements climatiques et appuyer les prévisions météorologiques.

Le rôle des changements climatiques dans l’élévation du niveau de la mer est largement reconnu. Dans un contexte où 10 % de la population mondiale vit dans des zones côtières se trouvant à moins de dix mètres au-dessus du niveau de la mer, il devient impératif de connaître l’étendue et la vitesse de ces changements. Le meilleur moyen d’y arriver est de prendre des mesures sur une longue période de temps. Fort heureusement, des satellites recueillent déjà ces données depuis 1992 – une base de données probantes que viendra maintenant élargir Sentinel-6, qui fournira également des mesures d’une précision jusque-là inégalée sur les variations du niveau de la mer, particulièrement dans les régions côtières.

Voici les faits essentiels à propos de Sentinel-6, le plus récent satellite du programme Copernicus, et découvrez son importance dans notre compréhension des changements climatiques.

1. Pourquoi Sentinel-6 porte-t-il le nom de Michael Freilich?

En janvier 2020, l’Agence spatiale européenne (ESA) a proposé que le satellite Sentinel-6 soit nommé en hommage au Dr Michael Freilich, récemment retraité et directeur de la division des sciences de la Terre de la NASA de 2006 à 2019. Cet honneur s’avère tout à fait exceptionnel, une seule mission ayant auparavant été nommée d’après une personne vivante.

Au cours de sa carrière, Freilich s’est engagé sans réserve à repousser les limites des mesures océaniques par satellite. De plus, il a toujours prêché pour un travail collaboratif dans les recherches menées sur la Terre. Sentinel-6 représente un exemple parfait de ces efforts de partenariat.

Michael Freilich
Credits: NASA/Aubrey Gemignani

2. Qui est derrière Sentinel-6?

Sentinel-6 a été développé et financé conjointement par l’ESA, la NASA, l’Organisation européenne pour l’exploitation des satellites météorologiques (EUMETSAT) et l’Administration nationale américaine des océans et de l’atmosphère (NOAA), avec la contribution financière de la Commission européenne et le soutien technique du Centre national français d’études spatiales (CNES).

Il s’agit de la première mission satellitaire sur les sciences de la Terre menée conjointement par la NASA et l’ESA. Cette mission marque également la première fois qu’un pays situé à l’extérieur de l’Union européenne participe à Copernicus, le programme d’observation de la Terre de l’UE.

Une initiative conjointe dans le domaine des sciences de la Terre avait cependant déjà été mise en œuvre par les États-Unis et l’Europe en 1992, alors que la NASA et le CNES avaient procédé, de concert, au lancement du satellite TOPEX/Poseidon.

3. Que mesurera Sentinel-6?

Les données de Sentinel-6 permettront principalement de fournir des services en ce qui concerne :

  • la météorologie marine, soit les processus atmosphériques et leurs interactions avec l’océan;
  • l’océanographie opérationnelle, soit les mesures relatives aux mers, pour brosser le portrait de la situation actuelle et recueillir des données historiques et prévisionnelles;
  • le niveau de la mer, les régions côtières et la surveillance climatique;
  • la radio-occultation (voir ci-dessous);
  • la science de la télédétection et la recherche connexe.

L’instrument principal à bord de Sentinel-6 sera un altimètre radar, POSEIDON-4, qui permettra d’étudier la topographie océanique et d’ainsi recueillir des données sur la hauteur de la surface de la mer et des vagues. Ces données feront de Sentinel-6 la mission la plus précise jamais lancée et, conséquemment, la mission de référence pour toutes les autres missions d’altimétrie. (Cet altimètre est le mince instrument de forme conique visible sur la face inférieure du satellite.)

Sentinel-6 transportera également un autre instrument clé, soit un instrument de mesure de radio-occultation des signaux du système mondial de navigation par satellite (GNSS-RO), qui verra à repérer les signaux radio en provenance de satellites de navigation en orbite. Lorsque l’un de ces satellites apparaîtra à l’horizon (par rapport à Sentinel-6), son signal sera réfracté par l’atmosphère, modifiant ainsi sa fréquence et sa trajectoire. En mesurant cet effet, les scientifiques pourront évaluer les changements, même infimes, dans la densité, la température et la teneur en humidité de l’atmosphère.

Sentinel-6 permettra aussi de mesurer la vitesse du vent et de recueillir les données nécessaires à la cartographie des caractéristiques tectoniques du plancher océanique.

Copernicus Sentinel 6 radar altimeter in space floating above Earth
© ESA/ATG medialab

4. En quoi Sentinel-6 contribuera-t-il à notre compréhension des changements climatiques?

L’élévation du niveau de la mer est causée par la fonte des glaciers et des calottes glaciaires et par l’absorption de la chaleur emmagasinée sous l’effet de l’augmentation des gaz à effet de serre. Entre 1993 et 2018, le niveau global de la mer s’est élevé, en moyenne, de 3,2 mm. On parle maintenant d’une hausse moyenne de 4,8 mm par année. L’élévation du niveau de la mer aura comme conséquence non seulement de modifier les littoraux, mais aussi d’accroître le risque d’inondations dues aux marées et aux ondes de tempête.

Des satellites surveillent en permanence l’élévation du niveau de la mer depuis le lancement de TOPEX/Poseidon en 1992, puis de la série de satellites JASON. Les mesures effectuées par Sentinel-6 auront une résolution plus élevée que celles de ses prédécesseurs, ce qui lui permettra de capter les petites variations du niveau de la mer près des littoraux, qui ont une incidence sur la navigation et la pêche commerciale. Sentinel-6 sera également en mesure de fournir des données sur certaines caractéristiques océaniques plus fines et complexes, et facilitera la cartographie des rivières et des lacs à des fins hydrologiques.

À l’échelle locale, le niveau de la mer peut être évalué à l’aide d’instruments in situ. Or, il est possible que ces instruments ne soient pas tous étalonnés de la même façon partout dans le monde. Désormais, pour la première fois, une même source permettra des mesures extrêmement précises aux quatre coins de la planète.

Le satellite Sentinel-6, comme ceux des autres missions Sentinel, aura un « jumeau », Sentinel 6-B, qui devrait être lancé en 2025 et permettre la prise de mesures pendant cinq années de plus.

Copernicus Sentinel 6 over the Maldives
© ESA/ATG medialab

5. En quoi Sentinel-6 facilitera-t-il les prévisions météorologiques?

La mesure des conditions de la surface de la mer et l’observation de l’atmosphère aideront toutes deux à améliorer les prévisions météorologiques. Par exemple, les données recueillies sur la température et l’humidité atmosphériques, de même que sur la température de la couche supérieure de l’océan, enrichiront les modèles qui assurent le suivi de la formation et de l’évolution des ouragans.

Un autre exemple de cette amélioration concerne le phénomène El Niño, qui a pour effet de perturber les régimes climatiques à l’échelle mondiale, entraînant des sécheresses dans certaines régions et des pluies diluviennes dans d’autres. Sentinel-6 agira à la manière d’un système d’alerte précoce en ce qui concerne El Niño en détectant les renflements dans les eaux de surface causés par l’arrivée d’eaux chaudes dans les eaux froides du Pacifique Centre-Est.

Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich as it is sealed from view within the two half-shells of its Falcon 9 rocket fairing.
© ESA

6. Dans quelle mesure l’orbite de Sentinel-6 lui permettra-t-elle de cartographier la Terre?

Sentinel-6 se déplacera dans une orbite terrestre basse, choisie afin de réduire au minimum l’interférence dans les mesures causée par les changements de marées. En fait, durant la première année, il se déplacera en tandem avec le satellite JASON-3, se tenant 30 secondes derrière celui-ci. Tous deux suivront la même orbite que leurs prédécesseurs. Le recours à une même orbite permet aux scientifiques de procéder à un étalonnage croisé des données et d’assurer la continuité des mesures.

Cette orbite permettra à Sentinel-6 de cartographier 95 % des océans libres de glace sur Terre, et ce, tous les dix jours.

Copernicus Sentinel 6 orbits
© ESA/ATG medialab

7. Pourquoi Sentinel-6 ressemble-t-il à un chalet suisse ou à une remise de jardin?

Tout simplement parce qu’il s’agit là de la forme la plus efficace – si l’on s’attarde à la position des charges utiles et des panneaux solaires – pour lui permettre d’accomplir sa mission.

De plus, des panneaux solaires fixes assurent la stabilité de l’ensemble de la plateforme, un élément crucial lorsqu’il est question de mesurer précisément la distance entre le satellite et la surface et d’éviter le vieillissement des pièces mobiles sur la plateforme elle-même.

Sentinel 6 over Crete
© ESA/ATG Medialab