Des techniques novatrices pour prolonger la durée de vie des missions

EUMETSAT a commandé la présentation d’un document intitulé « Flight Dynamics Analysis of extended Lifetime for the Metop-A GOME-2 Instrument ». Celui-ci a été présenté cette semaine à l’occasion de l’édition 2019 du symposium ISSFD (International Symposium on Space Flight Dynamics) à Melbourne (Australie).

Le symposium ISSFD est une série de conférences offrant un forum international pour les spécialistes du domaine de la dynamique des vols spatiaux. Il se tient tous les deux ans et est organisé à tour de rôle par la NASA, l’ESA, la JAXA, l’ASA et d’autres grandes agences spatiales.

Pour cette édition, EUMETSAT a commandé la présentation de l’article « Flight Dynamics Analysis of extended Lifetime for the Metop-A GOME-2 Instrument ».

Rédigé par Antimo Damiano, expert du Groupe RHEA, et les spécialistes d’EUMETSAT Pier Luigi Righetti et Ruediger Lang, cet article présente des techniques novatrices pour prolonger la durée des missions.

Il met en évidence le succès des méthodes à approche multiple (telles que décrites par Damiano, Righetti, Lang et Sancho, 2017 et Sancho, Fischer et Tarquini, 2017 et utilisées par EUMETSAT pour continuer à exploiter l’instrument GOME), la caractérisation des écarts entre les résultats attendus et ceux obtenus et les activités opérationnelles futures dans ce domaine, notamment les manœuvres de désalignement de lacet (yaw bias).

Le résumé de l'article

Lancé le 19 octobre 2006, EUMETSATs Metop-A, est le premier modèle de vol du système polaire EUMETSAT (EPS). Les satellites Metop partagent une orbite LEO héliosynchrone avec un cycle de rotation de 29 jours en 412 orbites et une heure locale au nœud descendant (LTDN) de 09:30 UTC. Avec Metop-B, lancé en 2012, et Metop-C, dont le lancement est prévu pour fin 2018, ils constituent le segment spatial EPS en orbite terrestre basse.

Tous les satellites Metop embarquent GOME-2 (Global Ozone Monitoring Experiment–2), un spectromètre hyperspectral allant de l’ultra violet visible au proche infrarouge. Des observations quotidiennes du Soleil sont nécessaires pour l’étalonnage du signal. Metop-A arrivant en fin de vie, les manœuvres hors plan (OOP) ont été interrompues. La perte de contrôle de l’inclinaison de l’orbite qui en résulte entraîne une dérive de l’heure LTDN. La précession du plan orbital correspondante provoque des écarts de visibilité du Soleil qui durent plusieurs jours.

Les méthodes à approche multiple utilisées par EUMETSAT pour continuer à exploiter l’instrument GOME dans ces circonstances ont été décrites dans Damiano, Righetti, Lang et Sancho (2017) et Sancho, Fischer et Tarquini (2017). Ce document illustre le succès de ces méthodes, la caractérisation des écarts entre les résultats attendus et ceux obtenus et les activités opérationnelles à venir dans ce domaine, y compris les manœuvres de désalignement de lacet.

La première partie de l’article traite du lien entre la dernière OOP et l’évolution du LTDN et compare la visibilité solaire attendue et observée de GOME au début de 2018.

Étant donné que les caractéristiques de l’écart dépendent du désalignement de montage éventuel des instruments, la deuxième partie présente les analyses effectuées pour estimer ces désalignements à partir d’observations réelles du Soleil et de la Lune. Le désalignement de la plateforme en tangage améliore en effet les résidus d’observation Soleil/Lune et les prédictions de temps de propagation du signal, bien qu’il introduise d’autres problèmes de géolocalisation.

La troisième partie décrit les prévisions d’écart de visibilité du Soleil pour décembre 2018-janvier 2019, les manœuvres prévues de désalignement de lacet et leurs effets sur les observations.