Doris sur Envisat
L'instrument Doris à bord du satellite Envisat fournit la localisation précise en temps réel et la détermination précise de l'orbite (POD). Les mesures Doris sont également utilisées pour des études géophysiques, en particulier à travers les activités de l'IDS (International Doris Service).
Pour mener à bien sa mission de restitution d'orbite du satellite et de localisation de balises terrestres, le système Doris comprend un ensemble de capteurs à bord du satellite, un réseau de balises au sol et le Centre de contrôle et de mission Doris, implanté à Toulouse. Pour des raisons opérationnelles, le Centre de contrôle Doris est en relation avec le segment des opérations en vol du satellite. Les balises de détermination d'orbite se répartissent à travers un réseau dense de stations sur tout le globe. Ce réseau est mis en place et entretenu par l'IGN. Le temps de référence du système fourni par des horloges atomiques est dispensé par des balises maîtresses localisées à Toulouse et à Kourou (Guyane française). L'ensemble des instruments à bord qui constitue le système Doris est constitué par :
- un récepteur redondant comprenant 2 récepteurs en chaîne;
- un oscillateur ultra stable (OUS, ou USO, UltraStable Oscillator) identique aux oscillateurs du segment sol de Doris;
- une antenne omnidirectionnelle bi-fréquence;
- une unité de contrôle de l'instrument (partagée avec le radiomètre MWR).
Les récepteurs sont capables de suivre 2 balises simultanément.
Les mesures Doppler sont également traitées à bord pour permettre le calcul d'orbite en temps réel mais avec une précision moindre.
Fonction
Le système Doris est basé sur la mesure précise de la dérive Doppler de signaux transmis à des fréquences radios depuis des balises terrestres et reçus à bord du satellite. Les mesures sont effectuées à 2 fréquences : 2 036.25 MHz pour les mesures précises Doppler et 401.25 MHz pour corriger des erreurs de propagation ionosphérique. La fréquence 401.25 Mhz est utilisée pour la datation des mesures et la transmission des données auxilliaires. L'existence d'un tel système par voie montante (les ondes sont envoyées de la Terre vers le satellite) permet le fonctionnement automatisé des balises et une communication facile entre toutes les mailles du système. Les données sont donc centralisées sur le satellite et, via le segment sol, vers le Centre de contrôle Doris. Ce Centre de contrôle est localisé à Toulouse, et mené par CLS.
Détermination Précise de l'Orbite
Les mesures Doris sont utilisées pour la Détermination Précise de l'Orbite (POD). Les mesures de la dérive Doppler sont effectuées toutes les 10 secondes. Les valeurs de la vitesse radiale résultante (d'une précision de l'ordre de 0.4 mm/s) sont utilisées au sol en combinaison de modèles dynamiques de la trajectoire du satellite pour déterminer un calcul d'orbite précis (POD) d'une précision meilleure que 5 cm en altitude. Ces données d'orbite sont disponibles dans un délai de un mois et demi, le temps de rendre disponible d'autres données externes, tel que le flux solaire.
Localisation en temps réel : Diode
Les mesures Doppler sont aussi traitées à bord pour obtenir un calcul d'orbite en temps réel d'une précision moindre. Le système embarqué Diode localise le satellite sur son orbite en temps réel, préalable indispensable pour la fourniture de données altimétriques en temps réel ou quasi-réel.
Contenu en électrons de l'ionosphère
En comparant les deux fréquences émises il est possible de déduire le contenu en électrons de l'atmosphère. Cette mesure est utilisée pour la détermination de la perturbation que ces électrons font subir à l'onde radar de l'altimètre.
Cette fonction est complémentaire de celle de l'altimètre bi-fréquence.
Principe
Les balises au sol Doris émettent un rayonnement bi-fréquence (2036.25 MHz et 401.25 MHz) vers le satellite. Le récepteur situé sur le satellite analyse les fréquences de l'onde reçue pour en déduire sa vitesse relative par rapport à la Terre. Cette vitesse, introduite dans les modèles d'orbitographie, permet de connaître la position du satellite sur son orbite avec une précision allant jusqu'à 2 cm sur la distance radiale.
Toutes les 10 secondes, le récepteur mesure la dérive Doppler des signaux émis en permanence par les balises terrestres aux 2 fréquences de 2 036.25 MHz et de 401.25 MHz. L'oscillateur embarqué ultra stable fournit la référence pour cette mesure avec une stabilité de 5 fois 10-13 sur une durée de 10 à 100 secondes. Ces 2 fréquences sont susceptibles de subir un retard dû à la propagation des signaux dans l'ionosphère, mais ces effets sont encore plus importants à des fréquences VHF plus basses (ce retard étant inversement proportionnel au carré de la fréquence). Ainsi, ces mesures permettent d'obtenir une correction pour les hautes fréquences.
Plus d'information :
- Doris sur ce site Aviso.
- International Doris Service (IDS).
- L'instrument Doris embarqué sur Envisat (site web de l'Esa).
Missions passées 
