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Les instruments embarqués sur Topex/Poséidon

De nombreuses améliorations ont été apportées sur Topex/Poséidon par rapport aux précédents systèmes (SeaSat, GeoSat), pour l'étude des océans à l'échelle des bassins. Ceci comprend, outre un satellite spécialement conçu, une série de capteurs, des systèmes de localisation, le choix de l'orbite, ainsi que le développement d'un modèle de gravité optimal pour la détermination précise de l'orbite, et un segment sol dédié pour la mission.
Le satellite Topex/Poséidon est une adaptation de la plateforme Multimission Modular Spacecraft (MMS, Fairchild Space), qui a été utilisée avec succès pour les missions Solar Maximum Mission, Landsat 4 et Landsat 5. Le design du MMS a ainsi été modifié pour emporter les 2400 kg de Topex/Poséidon, avec les six instruments scientifiques (quatre opérationnels et deux expérimentaux) décrits ci-dessous.

Instruments embarqués

Nom Type Origine Produits
NRA
(Topex)
Nasa radar altimeter Nasa
opérationnel
Distance altimétrique
Hauteur de vagues
Module de la vitesse du vent
coefficient de rétrodiffusion
correction ionosphérique
SSALT
(Poséidon-1)
Solid state radar altimeter Cnes
expérimental
Distance altimétrique
Hauteur de vagues
Module de la vitesse du vent
coefficient de rétrodiffusion
TMR Topex microwave radiometer Nasa
opérationnel
température de brillance
Vapeur d'eau atmosphérique
Eau liquide atmosphérique
LRA Laser retroreflector array Nasa
opérationnel
éphémérides d'orbite précises (*)
Doris Doppler tracking system receiver Cnes
opérationnel
éphémérides d'orbite précises (*)
localisation précise de balises au sol
correction ionosphérique
GPSDR

Global positioning system

demonstration receiver

Nasa
expérimental
éphémérides d'orbite précises

* Les mesures altimétriques sont repérées par rapport aux coordonnées géodésiques grâce au système de détermination d'orbite précise. Les deux équipes d'orbitographie précise utilisent la combination des données LRA et Doris, l'un contrôlé par le Cnes, l'autre par la Nasa.

Altimètre radar bi-fréquence Nasa (Nasa Radar Altimeter, NRA)

Le NRA (206 kg redondance incluse, 237 W), émet simultanément à 13.6 GHz (bande Ku) et 5.3 GHz (bande C). Il s'agit d'un altimètre de la cinquième génération. Basé sur les instruments de Seasat et Geosat, il a bénéficié de nombreuses améliorations, en particulier le canal à 5.3 GHz pour la correction ionosphérique. C'est l'instrument principal de la mission Topex/Poséidon. Les mesures réalisées aux deux fréquences sont combinées pour obtenir la hauteur altimétrique (hauteur du satellite par rapport à la surface de la mer), le module de la vitesse du vent, la hauteur significative de vagues et la correction ionosphérique. La redondance de cet instrument a permis de prolonger la mission : le second altimètre opérationnel Topex B est venu supplanter Topex A, suite à un problème de dérive en 1999.

Plus d'information sur NRA.

Radiomètre tri-fréquence Topex Microwave Radiometer (TMR)

Le TMR (50 kg en comptant la redondance partielle, 25 W) mesure l'émissivité de la surface de la mer en micro-ondes (température de brillance), et ce à trois fréquences(18, 21 et 37 GHz), afin de fournir le contenu en vapeur d'eau dans la troposphère sur le trajet de l'onde radar de l'altimètre. Le canal à 21 GHz est le principal pour la mesure de la vapeur d'eau. Les canaux à 18 et 37 GHz sont utilisés respectivement pour retirer les effets de la vitesse du vent et de la couverture nuageuse (contribution de l'eau liquide) sur la mesure de la vapeur d'eau. Les mesures sont combinées pour obtenir l'erreur sur la distance altimétrique due au retard causé par la vapeur d'eau, et pour obtenir la correction du sigma0 (coefficient de rétrodiffusion) pour l'absorption de l'eau liquide.

Plus d'information sur le TMR.

Laser Retroreflector Array (LRA)

Le LRA (29 kg) réfléchit les signaux laser émis par un réseau de 10 à 15 stations (Satellite Laser Ranging stations, SLR), afin de fournir des informations pour la détermination précise de l'orbite et la calibration du biais de l'altimètre.

Plus d'information sur le LRA.

Doris : Détermination d'Orbite et Radiopositionnement Intégrés par Satellite

Doris (43 kg en comptant la redondance, 21 W) est un système français qui utilise un récepteur bi-fréquence (401.25 MHz et 2036.25MHz) pour observer le signal Doppler provenant d'un réseau d'une cinquantaine de balises au sol. Il fournit une localisation tous-temps du satellite pour la détermination précise de l'orbite. Les balises Doris sont équipées de capteurs météo mesurant température, humidité et pression atmosphérique pour corriger le signal des perturbations atmosphétiques. Les signaux Doris sont transmis à deux fréquences pour permettre la soustraction des effets des éléctrons libres ionosphériques sur les données de localisation ainsi que sur le signal altimétrique.

Plus d'information sur Doris.

Single frequency Solid State radar ALTimeter (SSALT)

SSALT, aussi appelé Poséidon met en oeuvre une nouvelle technologie d'altimètres légers (23 kg sans redondance) demandant peu de puissance (49W),pour de futures missions d'observation de la Terre. Il est fournit par l'agence spatiale française, le Cnes. Il partage la même antenne que le NRA, ce qui fait qu'un seul des altimètres peut fonctionner à un moment donné. SSALT fonctionne environ 10% du temps, soit un cycle sur dix.
SSALT n'émet qu'à une seule fréquence, 13.65 GHz (bande Ku), et donne les mêmes informations géophysiques que le NRA, excepté la correction ionosphérique (du fait de la fréquence unique), laquelle doit être fournie par une source externe (Doris).

Plus d'information sur SSALT.

Global Positioning System Demonstration Receiver (GPSDR)

Le GPSDR (28 kg sans redondance, 29 W), fonctionne à 12227.6 MHz et 1575.4 MHz, recevant des signaux des satellites GPS (jusqu'à six en même temps). L'antenne GPS est montée sur un long bras, afin de réduire les interférences qui peuvent perturber sérieusement la mesure. Ces données satellites, ajoutées à la localisation GPS depuis le sol permet des solutions quasi-géométriques. Le suivi précis du satellite est rendu possible en utilisant la technique du filtrage de Kalman et une nouvelle technique GPS.

Plus d'information sur le GPSDR.

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