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25 septembre 2014 4 25 /09 /septembre /2014 23:50

Meteosat 10 - équinoxe Automne 23-09-2014 - 06h00 Le jour se lève : c’est l’automne. La terre vue par le satellite européen Météosat 10
le 23 septembre 2014 à
2h29 UTC. Crédit image Eumetsat.
 

 

Equinoxe

J’ai failli rater l’équinoxe d’automne ! Vous aussi, vous n’avez pas vu passer l’été ? C’est dommage, il s’est terminé avant-hier et il est vrai que la météo a été plutôt capricieuse en France.  

Le 23 septembre 2014, très exactement à 2h29 UTC, c’était donc l’équinoxe d’automne, un des deux moments de l’année ou la durée du jour et celle de la nuit sont égales.

Si vous vous intéressez aux saisons, je vous renvoie aux articles déjà publiés sur ce sujet sur le blog Un autre regard sur la Terre. Vous verrez en particulier comment les satellites météorologiques mettent en évidence l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre, au moment des deux solstices d’hiver et d’été, et aident à comprendre le phénomène des saisons.

 

Pizza spatiale - Quatre saisons - Equinoxes et solstices

Les quatre saisons : Ici Vivaldi n’y est pour rien... Ce sont des images de Meteosat 10 acquises
dans le spectre visible qui mettent en évidence l’alternance des saisons au cours de l’année.
Pour 2014, équinoxe de printemps le mars, solstice d’été le juin, équinoxe d’automne le 23 septembre
et solstice d’hiver le 21 décembre. Crédit image : Eumetsat.

 

Plusieurs fois par jour ou deux fois par an : les satellites s’éclipsent

Aujourd’hui, on ne va pas parler de satellites d’observation de la Terre. A relativement basse altitude, entre 400 km (pour l’ISS) et 800 km (pour Spot 5), leur période de rotation est de l’ordre de 90 à 100 minutes. Ils passent ainsi plusieurs fois par jour dans l’ombre de la Terre, période pendant laquelle les panneaux solaires ne sont pas éclairés : c’est la batterie de bord qui fournit alors l’électricité.

 

En orbite géostationnaires, deux périodes d’éclipse par an

Qu’en est-il pour les satellites géostationnaires, ceux utilisés pour la météorologie qui fournissent les images illustrant cet article ou les gros satellites de télécommunications qui nous retransmettaient en juillet les images de la coupe du monde de football au Brésil ou les jeux olympiques de Sotchi cet hiver ?

Se poser la question est une bonne occasion de faire un peu de géométrie dans l’espace.

A priori, on pourrait penser que, tournant à la même vitesse relative que la Terre, les satellites géostationnaires suivent la même alternance des jours et des nuits qu’un habitant de notre planète. Effectivement, s’il y avait un passager à bord d’un satellite géostationnaire, il verrait la surface de la Terre s’éclairer puis s’assombrir au fil des levers et des couchers du soleil. Les instruments d’observation des satellites météorologiques sont les témoins de la nuit… chaque jour. C’est pour cette raison que ces satellites embarquent des instruments fonctionnant dans l’infrarouge thermique pour pouvoir suivre l’évolution de la couverture nuageuse 24 heures sur 24.

 

Eumetsat - 23 septembre 2014 - Une journée en automne

  Série d’images de la Terre prises dans le spectre visible par le satellite Meteosat 10
le 23 septembre 2014 entre 6h00 et 18h00 UTC. Crédit image : Eumetsat

 

Par contre, saviez-vous que les grands panneaux solaires des satellites géostationnaires ne sont presque jamais dans l’ombre de la Terre ?

Magique ? Non, les générateurs solaires sont montés sur des mécanismes de rotation (SADM pour Solar Array Driving Mechanism en anglais) et orientent toujours leur surface sensible dans la direction du soleil.

Pourquoi ne sont-ils presque jamais dans le cône d’ombre de la Terre ? C’est grâce à l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan de l’orbite de la Terre autour du soleil.

Presque jamais ? Si deux fois par an, justement autour de la période des équinoxes.

 

23,5° le matin, le soir aussi…

En dehors des périodes d’équinoxes, les satellites en orbite géostationnaire sont toujours exposés à la lumière du soleil.

C’est l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre, 23,5° par rapport au plan de l’écliptique, qui leur permet de ne jamais passer dans le cône d’ombre de la Terre, comme l’illustre le schéma suivant montant le point de vue d’un observateur regardant le plan de l’orbite du satellite.


Solstices été et hiver - Satellites télécommunications

Orbite d’un satellite géostationnaire et direction du soleil en dehors des périodes d’équinoxe.
Le satellite n’est jamais dans le cône d’ombre de la Terre.
Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

C’est un bon petit exercice de géométrie spatiale avec deux conditions : d’une part, combiner mentalement deux mouvements dans deux plans différents (celui de la Terre autour du soleil et celui du satellite autour de la Terre) et, d’autre part, se mettre à la place du satellite.  

Quelques ordres de grandeur des dimensions et des distances aident à bien comprendre :

  • Pour effectuer une révolution en 24 heures, les satellites en orbite géostationnaire ont une altitude de 35786 km par rapport à la surface de la Terre.
  • C’est un peu moins de 3 fois le diamètre de la Terre (environ 12760 km)
  • Un petit calcul de trigonométrie vous montrera qu’à cette altitude le disque terrestre est vu sous un angle d’environ 17,4°. Par exemple un satellite de télédiffusion devrait avoir une antenne ayant cette directivité pour « arroser » pratiquement un hémisphère terrestre complet. En pratique, les satellites de télécommunications sont souvent conçus pour servir des régions bien déterminées (l’Europe, le nord de l’Afrique, etc.)

L’axe de rotation de la Terre et le plan de l’orbite équatoriale sont donc inclinés de 23,5° par rapport à la direction du soleil. Au cours de la course annuelle de la Terre autour du soleil, l’axe de rotation conserve la même direction : celle de l’étoile polaire.

D’autres articles du blog Un autre Regard sur la Terre vous expliquent que cette configuration est à l’origine du phénomène des saisons.

En ce qui nous concerne aujourd’hui, il faut retenir que le soleil apparaît plus ou moins haut sur l’horizon au cours de l’année. En période d’été ou d’hiver, autour des deux solstices, à midi, il apparaît très haut dans le ciel dans un des hémisphères et très bas dans l’autre. Il y a une différence de 47° environ, qui correspond à l’écart entre les deux tropiques du Cancer et du Capricorne.

Pendant ces périodes, à presque 36000 kilomètres d’altitude, nos satellites ne voient donc jamais le soleil se coucher derrière la Terre. Leur panneaux solaires, s’ils sont correctement orientés, fournissent de l’énergie électrique en permanence.

 

Astrolabe-Globe-terrestre---Orly-ouest---Inclinais-copie-1.jpgDans le hall départ d'Orly Ouest, le célèbre Astrolabe. A Toulouse, l'Astrolabe, tout près du CNES
et d'Intespace, c'est le grand bâtiment d'intégration des satellites de télécommunication
d'Airbus Defence and Space. Crédit image: Gédéon.

 

Marche à l’ombre

C’est vrai presque tout le temps, sauf… quand on s’approche des équinoxes, à l’automne et en hiver. Pendant ces périodes, le soleil va descendre suffisamment bas pour être masqué par la Terre : les satellites sont alors dans le cône d’ombre de la Terre : on parle de période d’éclipse.

 Equinoxe - Satellites télécommunications - Batteries - é

Pendant la période d’équinoxes d’automne et de printemps, la direction du soleil et proche de
celle de l’équateur terrestre et un satellite en orbite géostationnaire traverse le cône d’ombre
de la Terre. Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

Si vous avez envie de vous amuser encore un peu avec la géométrie dans l’espace, vous pouvez essayer de déterminer la durée de ces deux périodes d’éclipse centrée sur les deux équinoxes.

Les éclipses se produisent entre le 27 février et le 12 avril et entre le 1er septembre et le 16 octobre, soit deux périodes d’environ 44-45 jours.

Attention : c’est la durée pendant laquelle le soleil est masqué par la Terre, mais seulement pendant une partie de la journée.

C’est le jour de l’équinoxe que la durée de l’éclipse est maximale : le satellite doit traverser le cône d’ombre au niveau du diamètre. En considérant pour simplifier que les rayons solaires sont parallèles et que le cône d’ombre correspond au diamètre de la Terre, un petit calcul vous indiquera que la durée maximale de l’éclipse est de 70 minutes au maximum.

22 jours avant l’équinoxe, l’éclipse ne dure que quelques secondes. Sa durée augmente progressivement pour atteindre 70 minutes puis décroit dans les 22 Jours qui suivent l’équinoxe.


Equinoxe - Satellites télécommunications - durée périod

Autour de chaque équinoxe, la durée de l’éclipse varie pour atteindre un maximum d’environ
70 minutes par jour. Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

AC/DC – Back in black: solo de batterie

Pendant la durée de l’éclipse, les générateurs solaires ne produisent pas d’électricité. D’accord, le mondial de football avait lieu en juillet. Mais les clients des opérateurs de satellites de télécommunication n’apprécieraient pas que leurs émissions soient interrompues au printemps ou à l’automne.

Voilà donc pourquoi les batteries sont si importantes : rechargées quand les panneaux solaires sont éclairés, elles assurent seule l’alimentation du satellite pendant la période d’éclipse.

Au sol, les équipes des opérateurs surveillent de près cette période d’éclipse : il faut être sûr que les batteries soient suffisamment chargées au moment où le satellite rentre dans la zone d’ombre. Il ne s’agit pas seulement d’alimenter la charge utile mais aussi de maintenir les équipements critiques à la bonne température. A l’ombre, il fait vite très froid dans l’espace et il faut s’assurer que les ergols ne gèlent pas ou que la température des cartes électroniques reste dans la plage de fonctionnement. Si nécessaire, on met sous tension des réchauffeurs, qui sont également alimentés par les batteries.

 

Allons, enfants de la batterie… 

On comprend mieux l’importance de la performance des batteries à bord des satellites. Il y a un effort de recherche et développement permanent pour améliorer les technologies existantes, en particulier pour augmenter leur énergie spécifique, exprimée en Wh/kg.  

Le gain de masse reste une priorité dans le spatial : chaque kilogramme en moins se traduit très vite en plusieurs dizaines de K€ dans la facture globale.  

Depuis une dizaine d’année, la technologie Li-Ion (Lithium-Ion) a été spatialisée et a remplacé progressivement les batteries Nickel Hydrogène (NiH2) avec des gains de masse très importants, plusieurs dizaines voire plusieurs centaines de kilos. Les batteries Li-ion de la société Saft fournissent par exemple une gamme de tension allant de 4V à 100V avec des capacités de 5,8 à 52 Ah niveau de la cellule, et jusqu'à 625 Ah en batterie.

 

En savoir plus :

 

 

 


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26 août 2014 2 26 /08 /août /2014 22:49

 

DigitalGlobe - Worldview-3 - Images aéroport Madrid - Premières images - First imagesUne des premières images du satellite WorldView-3 publiée par DigitalGlobe. Extrait d'une image
de l'aéroport de Madrid acquise le 21 août 2014. Crédit image: DigitalGlobe

 

Madrid en très haute résolution

C'est une ville européenne, la capitale espagnole qui est à l'honneur pour les premières images du satellite WorldView-3.

Après le lancement réussi du 13 août 2014 avec une spectaculaire séquence d'images du lancement vu par WorldView-2, un autre satellite de la société DigitalGlobe, je commençais à trouver le temps long : en général, les opérateurs de satellites d'observation de la Terre cherchent à publier très vite les premières images des nouveaux satellites, pour monter que tout va bien et donner un exemple des performances de leurs nouveaux outils.

Fin du suspense donc, le mardi 26 août 2014, avec les premières images publiées sur le blog de Digital Globe, avec quelques explications sur les vérifications effectuées sur WorldView-3 depuis le lancement.

 

Des pixels et des ailes : 30 cm de résolution et des images rééchantillonnées à 40 cm

Sans grande surprise, ce sont des images d'aéroports et d'avions qui servent à montrer la très haute résolution du nouveau satellite. Pas de doute, les applications de sécurité et de défense, avec le contrat cadre pour l'agence NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) du gouvernement américain, sont bien la priorité de marché visé par Digital Globe.

En regardant les images de près, je me demande s'il n'y a pas encore quelques réglages à faire au niveau de la coregistration, c'est-à-dire la bonne superposition des différents plans image panchromatique et multispectraux. Il me semble, à confirmer, qu'il y a quelques halos de couleurs, par exemple au voisinage des contours de certains avions ou bâtiments. Pour les voitures en mouvement, on voit nettement le décalage des couleurs liés fonctionnement du capteur multispectral (acquisition successive des différentes couleurs).

Un détail : Le nouveau capteur à très haute résolution de WorldView-3 produit des pixels d'une taille de 31 cm au sol. Les images présentées ici sont pourtant rééchantillonnées à 40 cm.

Pour quelle raison ?

 

30 cm au sol : le pied sur Terre

Le gouvernement américain a d'autorisé en juin 2014 les fournisseurs de données satellites américains, comme DigitalGlobe, à vendre et à exporter des images à 30 cm de résolution. Par contre, la nouvelle réglementation précise que les produits à ce niveau de résolution ne pourront être mis sur le marché que 6 mois après la phase d'IOC (Initial Operational Capability), soit le 21 février 2015 :

"During June 2014 DigitalGlobe received permission from the US Department of Commerce to collect and sell imagery at the best available resolutions. Additionally, six months after WorldView-3 is operational DigitalGlobe will be permitted to sell imagery at up to 25 cm panchromatic and 1.0 m multispectral GSD."

 

Premières images en Europe, à Madrid

Le choix de Madrid et de son aéroport pour les premières images de WorldView-3 n'est pas anodin : c'est à Madrid qu'est installé le Centre Satellitaire de l'Union Européenne (également connu sous le nom de EU SatCen ou EUSC ou encore centre de Torrejon), un des outils pour la politique de sécurité et de défense de l'Union Européenne. DigitalGlobe affiche donc clairement des ambitions sur le marché européen.

La concurrence avec les fournisseurs de données européens va encore se renforcer, y compris dans le cadre du programme Copernicus ou de la Politique Agricole Commune (pour le contrôle des surfaces déclarées par les agriculteurs) : bizarrement, l'Europe achète aujourd'hui beaucoup d'images provenant de satellites américains. En l'absence de marché institutionnel européen significatif prenant réellement en compte l'investissement dans l'infrastructure spatiale (le côut des satellites) comme le fait la NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) aux Etats-Unis, la mise en place d'une capacité d'observation autonome pérenne en Europe ou dans ses états membres s'apparente à la quadrature du cercle...

 

DigitalGlobe - Worldview-3 - Première Image - First image - Madrid - IOC - 30cm - 40 cm - NGADes piscines et des courts de tennis : un autre extrait d'image de la ville de Madrid prise par
le satellite WorldView-3 le 21 août 2014. Crédit image : DigitalGlobe

 

Vous aimez la natation et le tennis ?

Je ne crois pas que DigitalGlobe ait cherché à rendre hommage à la performance de Florent Manaudou, nouveau champion d'Europe, qui vient de rentrer dans le top 10 des nageurs les plus rapides de l’histoire sur 50 m, avec 21 secondes 32, ou à la qualification de Gasquet, Simon et Mannarino au premier tour de l'US Open de tennis à New York.

Plus probablement, DigitalGlobe a habilement choisi de monter une image qui met en valeur, d'une part, la résolution et la qualité géométrique, et, d'autre part, la richesse spectrale et la qualité du rendu des couleurs des images du satellites WorldView3.

 

DigitalGlobe - Worldview-3 - Images - Madrid - avion - satelliteWorldview-3 - First images - Madrid - Spain - Airport - DigitalGlobeWorldview-3--Premieres-images---Madrid---Espagne---Aeropo.jpgD'autres exemples commentés des premières images de Madrid du satellite WorldView-3.
Crédit image : DigitalGlobe

 

Sur son blog, DigitalGlobe précise que les tests du satellite ont duré six jours. A partir du 19 août, les essais se sont ensuite focalisés sur l'acquisition de données dans les 29 bandes spectrales des différents instruments : à côté de l'instrument principal offrant une GSD (Ground Sampling Distance) de 31 cm en panchromatique et 124 cm pour les 8 bandes visibles et proche infrarouge (VISNIR), il y a aussi les 12 bandes CAVIS à 30 mètres de GSD et les 8 bandes infrarouge SWIR à 3,70 mètres de GSD).

 

Attendre encore un peu pour prendre son pied

Cette étape tient lieu de démonstration de l'IOC (Initial Operational Capacity) et marque le début du délai de six mois, évoqué plus haut, avant la possibilité de vendre des données en pleine résolution.

A suivre, bientôt j'espère, avec des exemples d'images dans la résolution d'origine, à 31 cm en panchromatique et 124 cm en couleurs et un article présentant plus en détail les caractéristiques de ce nouveau satellite américain.

 

En savoir plus :

 

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23 août 2014 6 23 /08 /août /2014 10:44

 

Europe - Constellation Galileo - 30-satellites - Anomalie injection Soyouz VS09Vue d'artiste de la constellation Galileo déployée en orbite sur une série d'orbites à altitude
intermédiaire à 23500 km. Crédit image : ESA

 

Dans le spatial comme ailleurs, le bon déroulement d'une mission s'évalue à la fin...

Vendredi 22 août, après un superbe décollage depuis le Centre Spatial Guyanais, le vol de la fusée Soyouz VS09 semblait se dérouler parfaitement. L'objectif : mettre en orbite deux nouveaux satellites de la constellation Galileo, les deux premiers exemplaires de la "Full Operational Capacity" fabriqués sous la maîtrise d'oeuvre de la société allemande OHB, avec une charge utile fournie par SSTL, filiale d'Airbus Defence and Space. Le lancement, initialement prévu le 21 août, avait été reporté de 24 heures à cause des mauvaises conditions météorologiques en Guyane française.

 

Arianespace - Soyouz VS09 - Galileo - ESA - Europe - Anomalie injection Soyouz VS09Superbe décollage de la fusée Soyouz VS09 depuis le Centre Spatial Guyanais
le 22 août 2014. Crédit image : ESA /CNES /Arianespace / Optique vidéo du CSG

 

Mission complexe

C'est un vol de longue durée, 3h48, avec un profil de mission complexe : première phase propulsée, injection sur un orbite intermédiaire, phase balistique, deuxième phase propulsée de l'étage Fregat, séparation des deux satellites Galileo.

Quatre heures après le lancement, Arianespace publiait un premier communiqué de presse qui annonçait le succès de la mission et l'injection en orbite des deux satellites Galileo :

"Arianespace a lancé avec succès les deux premiers satellites opérationnels de la constellation Galileo, système global de navigation par satellite mis en œuvre par l’Union européenne. Ce lancement a eu lieu le 22 août à 9 heures 27 minutes locales depuis le Centre Spatial Guyanais (CSG), Port Spatial de l’Europe. Avec cette mission, réalisée au service de l’Union européenne dans le cadre d’un contrat avec l’Agence Spatiale Européenne (ESA), Arianespace garantit une nouvelle fois à l’Europe un accès indépendant à l’espace."

 

Arianespace - Soyouz VS09 - Profil de mission -Galileo - ESA - Europe - Anomalie injection Soyouz VS09Profil de mission du vol Soyouz VS09. Objectif : mise en orbite de deux satellites Galileo.
Crédit image : Arianespace / Lavotchkin

 

 

Anomalie

Malheureusement, tard dans la nuit, un message sur twitter annonçait une anomalie qui faisait également l'objet d'un court communiqué de presse :

"Les observations complémentaires collectées après la séparation des satellites de la mission Soyuz VS09 pour Galileo FOC M 1 mettent en évidence un écart entre l'orbite atteinte et celle prévue.

Des investigations sont en cours. Des informations seront données à l'issue d'une première revue d'exploitation des données du vol, qui se tiendra le 23 août 2014".

 

GALILEO en MEO

L'orbite visée pour les deux satellites d'une masse d'environ 715 kg chacun est une orbite MEO (Medium Earth Orbit) circulaire à 23 522 km et inclinée à 55° par rapport à l’équateur.

Arianespace - Soyouz-VS09 - Anomalie orbite - Galileo -Twitter

 

Doresa et Milena prennent la tangente

Ce n’est qu’après la séparation des satellites, et en temps différé, que l’exploitation progressive des informations fournies par les stations de télémesure de l’ESA et du CNES a révélé que l’orbite atteinte n’était pas conforme à celle prévue.

Selon un autre communiqué d'Arianespace, "l’état et le positionnement de l’étage supérieur Fregat et des deux satellites sont stables et ne présentent aucun risque pour les populations. L’étage Fregat a d’ailleurs été vidangé de ses ergols résiduels et dépressurisé de façon normale". J'ignore si l'étage Fregat est sur la bonne orbite de parking.
A ce stade, avant des explications plus complètes, il est prématuré d'évoquer les conséquences sur la suite du déploiement du premier grand programme spatiale de l'Union Européenne, qui a déjà connu des difficultés et des retards dans son développement et sa mise en oeuvre.

Une explication possible pourrait être la mauvaise orientation de la poussée du moteur Fregat pendant la deuxième phase propulsée.

 

Orbite excentrique : la navigation divague

Selon les premières conclusions publiées par Arianespace, les deux satellites Doresa et Milena seraient sur une orbite très elliptique avec un périgée à environ 13700 km et un apogée à 25900 km. L'erreur d'inclinaison de 5° environ sera très difficile à corriger : les manoeuvres destinées à modifier l'inclinaison du plan orbital sont très coûteuses en ergols, comme on l'a vu récemment dans un article sur les manoeuvres de l'ATV.

Une complication importante en perspective sur l'orbite MEO avec deux futurs "débris" ?

 

Changer d'itinéraire

Après ce vol VS09, il était initialement prévu qu'Arianespace assure avec ses lanceurs Soyouz et Ariane 5 le déploiement des 20 autres satellites de la constellation Galileo déjà commandés à l’industrie. Au final, les 26 premiers satellites de la constellation Galileo (quatre IOV et 22 FOC) devaient être mis en orbite. Un nouveau vol de Soyouz avec des satellites Galileo était prévu avant la fin de l’année 2014. Cet échec devrait entraîner un nouveau retard sur un programme qui en a déjà accumulé beaucoup...

 

En savoir plus :

 

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20 août 2014 3 20 /08 /août /2014 07:40

 

CNES - Toulouse - ATV-CC - Panoramique - Amarrage George Lemaître - Amarrage - Docking - Rendez-vous - Centre de contrôle

Vue panoramique du centre de contrôle ATV-CC pendant les opérations précédant l’amarrage
de l’ATV George Lemaître à l’ISS. Crédit image :
Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

Les capteurs de contact latéraux n’ont rien détecté : l’amarrage de l’ATV-5 s’est fait parfaitement dans l’axe et à moins d’un millimètre du centre du mécanisme de docking du module russe Zvezda. Pour fixer les idées, la spécification indique que l’écart doit être inférieur à 10 cm. L’ATV-5 a fait 100 fois mieux !

 

« Bull’s eye docking »

En plein dans le mille… C’est le titre choisi par l’Agence Spatiale Européenne pour annoncer sur son site Internet la nouvelle : le 12 août 2014, le cinquième et dernier ATV « George Lemaître » s’est parfaitement amarré à la Station Spatiale Internationale.

J’ai eu la chance d’assister à cette opération depuis le centre de contrôle ATV-CC au CNES Toulouse. Je remercie vivement l’équipe projet et la direction du CST de m’avoir invité à cet évènement. Le fait que le CNES prenne la peine d’inviter des représentants de l’association Planète Sciences montre l’importance que l’agence spatiale française accorde à la diffusion de la culture scientifique et technique, en particulier en direction des jeunes et des enseignants.

Parmi les VIP, il y avait notamment Jean-Yves Le Gall, le Président du CNES, Marc Pircher, le directeur du CST, Marc Chappuis, le Secrétaire Général pour les Affaires Régional (SGAR) de Midi-Pyrénées, Jean-Jacques Favier, spationaute français (mission STS-78) et actuellement président de la société Blue Planet, Thomas Reiter, Directeur des vols habités à l’ESA ou Jean-Baptiste Desbois, directeur de la Cité de l’espace.

Les opérations étaient commentées par Lionel Baize, le premier chef de projet de l’ATV-CC. Patrice Benarroche, chef des opérations pour le CNES, supervisait les operations d’amarrage dans la salle de contrôle.

 

La vidéo en débat : on va s'amarrer

Avant de présenter le centre de contrôle en pleine action, quelques explications au sujet du principal écran présenté au public pendant les opérations de rendez-vous : une caméra sur le module Zvezda qui filme l’approche de l’ATV ou des vaisseaux Soyouz qui s’y amarrent.

C’est aussi l’image qui les cosmonautes à bord de l’ISS utilisent pour surveiller l’approche et, en cas d’anomalie, déclencher un manœuvre d’évitement (« Abort » ou CAM).

 

Rendez-vous - ATV5 - ISS - Oleg Artemyev - Alexander Gerst - ISS - ATV - Abort - CAM - anti-collision - ESAImage prise à bord de l’ISS pendant les opérations de docking de l’ATV George Lemaître.
Sur l’écran de contrôle,
l'astronaute allemand Alexander Gerst surveille le bon déroulement des
opérations et peut si nécessaire annuler l’opération. Crédit image : Oleg Artemyev

 

Dans l’image de la caméra sont incrustées des informations qui permettent de bien suivre la progression des opérations si on sait les décrypter…

L’image affichée à l’écran correspond à la situation à 13h26’30’ UTC’, 3 minutes environ avant l’amarrage de l’ATV. Elle montre la partie avant de l’ATV. En bas à gauche, on voit le mécanisme de docking proprement dite, le système russe que les européens ont installé sur l’ATV. Réutiliser ce qui marche : une bonne idée dans le spatial ! La partie. Sur la gauche de ce mécanisme, les trois optiques des caméras de l’expérience LIRIS qui n’existait pas sur les quatre premiers ATV.

Légèrement au-dessus du centre de l’écran, dans un carré noir, un cercle en pontillés blanc avec une croix centrale. C’est un dispositif très important : une mire d’alignement. Elle n’est pas plate : la croix est dessinée au bout d’un petit mât à l’avant du plan du cercle. Si l’ATV n’arrive pas dans l’axe de visée de la caméra, la croix se décale par rapport au centre du cercle. On détecte ainsi visuellement les erreurs d’alignement de l’axe de l'ATV. Simple et de bon goût, comme pas mal de dispositifs imaginés par les russes. Ici, l’ATV est parfaitement aligné.

 

ATV-5 - Lemaître - Docking - Rendez-vous ISS - Amarrage - écran de contrôle - vue ISS - RDS - MSU - ATV - ESA - Tsoup - NASAExemple d’écran utilisé pour surveillé le bon déroulement du rendez-vous entre l’ATV et l’ISS.
A 13h26’30’’ UTC, l’ATV George Lemaître est à 11 mètres du port d’amarrage du module Zvezda.
C’est le début de la phase FA2 pour « Final Approach 2 ». L’ATV vient de quitter le point d’attente S41.
Dans 3 minutes, il s’amarrera à l’ISS. Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

L’ATV s’incruste chez Zvezda

Et les incrustations ?

  • En haut à droite s'affiche l’heure courante en temps universel coordonné. Ici 13h26’30’’.
  • En haut au milieu de l’écran, « PCE DUPL ACTIVE 2 » indique que la liaison radio de proximité (Proxlink) entre l’ATV et la Station Spatiale Internationale est établie, normalement à partir du point S0, lorsque l’ATV est à 30 km derrière l’ISS et 5km en dessous de son orbite.
  • Sur la gauche de l’écran, une série d’indicateurs d’état de l’ATV ou du port de docking :
    • VM_FA_2 et FA_2 : le mode de fonctionnement de l’ATV (ici FA_2 signifie Final Approach, 2ème phase)
    • MSU READYAUTO : MSU, c’est l’abréviation de Monitoring Safety Unit, le système de surveillance et de sécurité de l’ATV, qui peut, cas de problème, déclencher une manœuvre anti-collision (Collision Avoidance Manœuvre ou CAM). C'est l'un des rares logiciels de classe A, le standard de développement le plus exigeant de l’ESA développé par l'industrie spatiale en Europe.
    • RDS READY : RDS signifie « Russian Docking System ». Le port d’amarrage du module Zvezda. Il est prêt, ça tombe bien !
  • En bas à gauche, les informations sur l’attitude (P0 et R0) et, au-dessus de l’indicateur « NO_FAILURE », la distance (rho) et la vitesse (phi) de l’ATV. Au moment où j’ai photographié cet écran, l’ATV est à une distance de 11,1 mètres de l’ISS, selon les mesures transmises par l’ATV lui-même.

Les plus KURZ ne sont pas toujours les meilleures

A droite, sous l’indicateur « KURS », les mêmes informations (distance et vitesse) mesurées par le radar KURS de l’ISS. L’information de distance est assez différente. La mesure transmise par L’ATV est la plus précise.

 

Dans le centre de contrôle, un beau travail d’équipe et une organisation rodée

Revenons à la salle de contrôle.

Un autre écran permet aux visiteurs de suivre l’enchaînement des étapes du rendez-vous et le passage par les différents points d’attente (S1 à 18 km, S2 à 3500 mètres, S3 à 250 mètres, S4 à 19 mètres et S41 à 11 mètres toujours derrière l’ISS).

Les différentes conditions à remplir pour poursuivre la séquence sont matérialisées par des feux qui passent progressivement au vert. En voici deux exemples :

 

CNES - Toulouse - ATV-CC - ATV-5 docking - 18 m - S4 - S41 - Distance to ISS - Hold - Green light - ESA CNES - Toulouse - ATV-CC - ATV-5 rendez-vous - 11 m - S41 - Distance to ISS - Hold - Green light - ESA Les écrans d’information pour les visiteurs de l’ATV-CC. Les voyants qui passent au vert montrent
la progression des opérations, ici à -18 mètres et – 11 mètres. Notez qu’au point S3 la condition
d’alignement (S3 SLEW) était déjà remplie, ce qui explique la couleur du feu. Une amélioration du
logiciel à prévoir ? Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

Un centre de contrôle pour un véhicule automatique ?

ATV : Automatic Transfer Vehicle. ATV-CC : centre de contrôle de l’ATV. Cela semble paradoxal mais l’explication est assez simple : contrairement à d’autres véhicules cargo comme l’HTV japonais ou le Cygnus américain, l’ATV européen a été conçu pour réaliser un rendez-vous et un amarrage à l’ISS de manière totalement automatique, sans pilotage à distance et sans utiliser de senseurs de l’ISS (c’est le cas avec les véhicules de ravitaillement Progress).

Par contre, comme il s’agit de la Station Spatiale Internationale, les contraintes de sécurité drastiques des vols habités s’appliquent. Le bon déroulement de la mission et le fonctionnement de l’ATV sont contrôlés en permanence et un certain nombre de « check points » sont prévus : l’ATV ne peut poursuivre sa mission de manière autonome que si tous les feux sont au vert.

 

Automatique sous contrôle : 24/24 et 7/7 pour les anges gardiens

Le terme « centre de contrôle », et non « centre de pilotage » est donc bien choisi : c’est là que sont surveillés tous les systèmes de l’ATV et que toutes les mesures transmises sont analysées. Si tout se passe bien, comme le 12 août dernier, les télécommandes envoyées depuis le centre de contrôle autorisent l’ATV à passer à l’étape suivante qu’il exécute de manière autonome. Si nécessaire, le directeur de vol (Flight Director), qui a accès à tous les paramètres transmis par l’ATV, peut décider d’interrompre la manœuvre de rendez-vous, même si les astronautes qui surveillent également la phase finale du docking ne détectent pas d’anomalie.

Quatre scénarios préprogrammés peuvent être déclenchés en cas d’anomalie : HOLD ou RETREAT (l’ATV s’arrête ou on revient à la position d’attente précédente), ESCAPE (manœuvre pilotée par le logiciel de bord de l’ATV) ou ABORT (similaire à ESCAPE mais avec un système de sécurité quand le système nominal est défaillant). Les deux derniers scénarios sont déclenchés quand l’ATV est proche de l’ISS (moins de 20 mètres). Dans ce cas, l’ATV reçoit une impulsion de freinage de 5 m/s qui l’éloigne de l’ISS et le fait passer en dessous.

En dehors des phases critiques de la mission, une activité importante est l’analyse de la mission depuis le lancement et l’injection en orbite jusqu’à la rentrée dans l’atmosphère en passant par les opérations de phasage, le support propulsif pour rehausser l’orbite de l’IS, le désamarrage et la rentrée contrôlée dans l’atmosphère. Pour chacune de ces étapes, les équipes préparent et optimisent les manœuvres et les opérations en vérifiant qu’elles rentrent dans le domaine de fonctionnement de l’ATV (en tenant compte de son état réel), qu’elles sont réalisables dans les conditions d’environnement (par exemple éblouissement des capteurs par le soleil), qu’elles respectent les contraintes de sécurité de l’ISS et cherchent à optimiser la consommation d’ergols. Le savoir-faire du CNES en mécanique spatiale est un atout important.

 

Quand Pierre de Fermat veille sur George Lemaître

Le centre de contrôle principal de l’ATV est installé au Centre Spatial de Toulouse (CST), le plus grand site du CNES, avec, depuis la coopération avec les russes sur la station MIR, une grande expérience des opérations et des vols habités.

Pendant une mission, il fonctionne 7 jours sur 7 et 24 heures sur 24.

Ici , on ne prend pas la tangente et la descente n'est pas infinie.

L'ATV-CC est un gros système informatique avec des centaines d’ordinateurs et d’écrans. Le centre de contrôle est redondé avec deux chaînes informatiques fonctionnant en parallèle et un troisième centre permet de développer et tester les nouvelles versions. 180 terminaux sont actifs pendant la phase de rendez-vous.

C’est surtout une organisation opérationnelle bien rodée avec des dizaines de personnes qui ont répété à maintes reprises tous les scénarios en simulant toutes les pannes possibles. Chacun a un rôle bien défini.

La première photo de cet article est une vue panoramique de l’ATV-CC installée dans le bâtiment Pierre de Fermat. Elle donne une idée de l’organisation :

  • A gauche, la salle de mécanique spatiale (« flight dynamics sytem »), avec 15 personnes qui se relaient pour le calcul des corrections d’orbites et les manœuvres.
  • A droite, la salle des experts du véhicule ATV (« Engineering Support Room ») où sont présentes les équipes de l’ESA et d’Airbus Defence and Space qui ont conçu l’ATV et le connaissent dans ses moindres détails. Thales Alenia Space a réalisé le module de service pressurisé.
  • Au centre, la salle de contrôle principale avec les équipes opérationnelle. Les rangées successives et les positions dans les rangées correspondent à différentes fonctions.

Les opérations sont coordonnées avec le centre de contrôle de Moscou (TSOUP) et celui de Houston (avec un centre de secours à Huntsville en Alabama).

 

CNES - Toulouse - ATV-CC - Arrival S4 - Flight manager - ATV - ESA - Rendez-vous - Amarrage - Centre de contrôle ATVCNES - Toulouse - ATV-CC - Spacecraft manager - ESA - ATV - Opérations - Centre de contrôle - Amarrage - Docking - Rendez-vousLes équipes du centre du contrôle ATV-CC au travail pendant la phase de rendez-vous.
Les différentes fonctions sont identifiées par les panneaux posés au-dessus des consoles.
Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

Faire ami-ami avec les experts

Trois équipes opérationnelles conduisent donc les opérations à l’ATV-CC durant toutes les phases de la mission:

  • L’Operations Management Team (OMT), équipe ESA, qui a la responsabilité de la mission ATV et de la définition des opérations en cas d’anomalies non prévues. Elle est aussi responsable de l’interface avec l’IMMT (ISS mission management team).
  • L’ATV-CC Flight Control Team (FCT), l'équipe CNES qui est responsable de l’exécution des opérations définies prévues dans le plan de vol nominal :
    • La FCT est placée sous l’autorité du « Flight Director ATV ». Le Flight Director (FD) a l’autorité opérationnelle pour tout ce qui concerne le temps réel, dirige la conduite des opérations, fournit les directives aux différentes équipes du CNES, et coordonne les opérations avec les FD des Centres de Contrôle Mission de l’ISS de Moscou et de Houston.
    • L’ « ATV Interface Officer » (AIO) est l’interlocuteur des Centres de Contrôle Mission de l’ISS de Moscou ou de Houston, et de leurs représentants à l’ATV-CC, pour tout ce qui concerne l’organisation opérationnelle entre les différents centres.
    • Le Responsable Opérations (Operations Manager) est chargé d’organiser et diriger le déroulement de l’exécution des opérations en interne ATV-CC selon le Plan de Vol et du Plan Journalier Détaillé des Opérations ISS. Il est en relation avec les équipes planning de l’ISS pour les opérations ATV.
    • L’équipe Véhicule commande et surveille l’ATV. Elle est responsable du suivi de l’état du véhicule et de toutes les actions associée. Elle calcule et gère les ressources de l’ATV (carburant, puissance, etc.)
    • L’équipe de Mécanique Spatiale est responsable de toutes les activités relatives à la mécanique de vol : calcul des paramètres d’orbite et des manœuvres de phasage avec l’ISS et de désorbitation, la prédiction des trajectoires, la surveillance de la navigation lors du rendez-vous et du départ, et les prédictions opérationnelles.
    • L’équipe Sol (GC) gère la totalité des moyens opérationnels de l’ATV-CC, et garantit leur cohérence. Elle est en charge du matériel informatique, des applications logicielles, de l’environnement du traitement de données et de tous les aspects communication et réseau avec les entités externes.
  • L’Engineering Support Team (EST), qui est composée d’experts du véhicule ATV : son rôle étant d’assister la FCT pendant les opérations avec un suivi détaillé des sous-systèmes de l’ATV. Elle peut proposer des actions spécifiques pour améliorer ou sécuriser les opérations en fonction de l’état du vehicule, des investigations approfondies de certains sous-systèmes et participle à la résolution d’anomalies.


ATV - ATV-CC - Equipes et organisation opérationnelle - CNES - ESA - Opérations - ATV - Amarrage - Rendez-vous - Docking - ISS - ESA - CNES - NASA - TsoupL’organisation opérationnelle du centre de contrôle de l’ATV. Crédit image : CNES

 

Travail d’équipe

Le bon fonctionnement du centre de contrôle dépend beaucoup des bonnes relations au sein des équipes. Cet esprit d’équipe s’est construit au fil des opérations et des répétitions.

Vous verrez sur les photos que les opérateurs portent des chemises avec un ou plusieurs écussons ATV. Le nombre d’écussons correspond aux nombre de missions réalisées. Peu d’opérateurs présents dans la salle de contrôle le 12 août portaient 4 écussons. Cela signifie que les équipes se sont largement renouvelées entre la mission Jules Verne en 2008 et la mission George Lemaître en 2014.

La formation est donc également un volet important des activités du centre de contrôle. C’est l’ATAC, l’ATV Training Centre.

 

CNES - Toulouse - ATV-CC - ATV - ATV-5 - George Lemaître - Mechanical docking - Rendez-vous - Amarrage - ISS - ESA - Dans le mille - Bull's EyeLes dernières étapes du rendez-vous, avant le verrouillage définitif du mécanisme de docking et la vérification des connexions (électriques et fluides) entre l’ATV et l’ISS. Le cargo européen devient temporairement un module de l’ISS. Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

En savoir plus :

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29 juillet 2014 2 29 /07 /juillet /2014 18:04

Ariane-5---Decollage-VA219---ATV-5---Georges-Lemaitre.jpg60ème succès consécutif de la fusée Ariane 5. Mission accomplie : la fusée s'élève, Lemaître
décolle... Crédit image: ESA - CNES - Arianespace - Optique vidéo du CSG.

 

Et de 5...

C’est le mardi 29 juillet 2014 qu’une fusée Ariane 5 ES, lancée depuis le site ELA-3 de Kourou, a mis en orbite le cinquième et dernier véhicule automatique de transfert ATV (Automated Transfer Vehicle). ATV-5 alias George Lemaître, dernière mission de l'Agence Spatiale Europėenne vers la Station Spatiale Internationale...

 

La fusée s’élève, le maître décolle*...

Le décollage a eu lieu exactement à 23h47’38’’ UTC soit 20h47’38’’ à l’heure de Guyane française. Comme pour les satellites d’observation de la Terre, le rendez-vous avec la Station Spatiale Internationale demande un lancement à une heure précise. Si un arrêt de chronologie déborde de la fenêtre de lancement, le lancement est reporté au plus tôt au lendemain : dommage quand on veille tard exprès... Mais Ariane 5 a déjà montré sa ponctualité à de nombreuses reprises.

 

(*) Je n’ai pas pu résister... D'un autre côté, c'est un blog pédagogique sur le spatial.

 

Un report d'une semaine, un jour de décalage, un numéro décalé...

Si vous êtes à Paris ou à Toulouse, c’est en effet le mercredi 30 juillet 2014 à 1h47’38’’ que la 74ème fusée Ariane 5 a décollé. C’est bien la même fusée, la mission VA219, c’est juste le décalage horaire...

 

Ariane 5 - VA219 - Lancement ATV-5 - Georges LemaîtreLa fusée Ariane 5 VA219 et l’ATV-5 Georges Lemaître parés au lancement au Centre
Spatial Guyanais. Crédit image : ESA / S. Corvaja

 

Vous suivez toujours ? Parce que cela demande également un peu d’attention pour suivre les numéros des missions.

La mission VA219 correspond au... 218ème lancement d’une fusée Ariane.

Pourquoi ? Les numéros des vols Ariane, les missions VAxyz, sont affectés à des passagers particuliers, les satellites des clients d'Arianespace. C’est rare mais il arrive que des pannes ou des vérifications complémentaires sur un satellite retardent suffisamment une mission pour qu’elle soit lancée après celle qui aurait dû suivre. La fusée Ariane n’y est pour rien mais cela complique la tâche des équipes d’Arianespace et du Centre Spatial Guyanais en charge des campagnes de lancement en Guyane.

C’est déjà arrivé le 6 février 2014 avec le 250ème lancement effectué par Arianespace : la mission VA217, emportant les satellites ABS-2 et Athena-Fidus, a décollé avant la mission VA216, lancée seulement le 22 mars 2014 : des vérifications complémentaires du satellite Amazonas 4A avaient entraîné cette inversion du calendrier. ASTRA 5B avait été mis en orbite par la même fusée.

 

Lemaître en tête

Même chose en mai 2014, avec le satellite OPTUS 10 et la mission VA 218 : des vérifications complémentaires ont entraîné le retour du satellite chez son constructeur SS/Loral en Californie. C’est ainsi que l’ATV-5 Georges Lemaître et la mission VA219 sont passés devant.

Depuis la fin du printemps, les principaux opérateurs de lancement, dont Space X qui a mis beaucoup de temps à régler un problème de fuite d'hélium, ont connu ce genre de péripéties qui encombrent le manifeste de lancement. Sans parler des échecs récents de la fusée Proton : même si ce sont surtout les missions institutionnelles russes qui ont connu des échecs, l'opérateur commercial de la plateforme Sea Launch en subit les conséquences.

Pour l’ATV-5, une seule petite péripétie : un retard d’une semaine lié à une vérification du système de contrôle d’attitude de la fusée Ariane 5.

 

Lemaître étonne avec ses kilos

Lemaître en mesure dix en longueur (10,27 mètres exactement) pour un diamètre de 4,48 mètres. Une fois les panneaux solaires déployés, l’envergure est de 22,3 mètres.

La masse de la charge utile de la mission VA-219 est un record : 20060 kg dont 19 926 kg pour le véhicule de transfert automatique proprement dit avec son module de propulsion, son module de service et son module de fret.

En pratique, l’ATV-5 emporte dans sa soute 6,6 tonnes, soit environ un tiers de la masse totale, de charge utile vers l’ISS. En détail, cela correspond à 843 kg d’eau, 100 kg d’oxygène (2 réservoirs) et d’air (1 réservoir), 2118 kg de carburant pour l’ISS, et 2695 kg de « dry cargo » pour l’équipage et les expériences scientifiques. Au total, George Lemaître quitte la Terre avec 4356 kg de carburant.

 

ATV-5 - Georges Lemaître - Intégration Ariane 5 - ESALa partie avant de l’ATV-5 George Lemaître au moment de son intégration sur l’étage supérieur d’Ariane 5 au Centre Spatial Guyanais, avant la mise en place de la coiffe.
Crédit image : ESA / M. Pedoussaut

 

Au total, les cinq ATV lancés depuis 2008 par la version ES d’Ariane 5 représentent une charge utile satellisée de plus de 100 tonnes.

L’orbite visée pour l’ATV-5, après un mission d’une durée d’une heure et quatre minutes, est une orbite circulaire préparant un transfert vers l’orbite de la Station Spatiale Internationale : l’inclinaison est de 51,63° par rapport à l’équateur, l’altitude de 260 km. La précision atteinte est remarquable.

 

Un dernier pour la route

Comme c’est le dernier lancement d’un véhicule ATV et d’une fusée Ariane 5 ES, cela mérite de s’attarder un peu sur la configuration de cette version particulière d’Ariane 5 et sur la phase de mise en orbite.

Je m’appuie ici sur les informations publiées par Arianespace dans le kit d’information préparé pour chaque lancement.

Voyons d’abord la configuration du lanceur :

 

Arianespace - Ariane 5 ES - ATV-5 Georges LemaîtreLa configuration du lanceur Ariane 5 ES de la mission VA219 pour la mise en orbite de
l’ATV-5 Georges Lemaître. Crédit image : Arianespace

 

Ariane 5 et ATV-5

Après l’allumage et le contrôle du moteur cryogénique principal, les deux étages d’accélération à poudre (EAP) sont mis à feu et font décoller la fusée. Le lanceur monte d’abord verticalement pendant cinq secondes, bascule ensuite vers le Nord-Est. Le calculateur de bord commande le système de contrôle d’attitude de façon à garder l’axe du lanceur parallèle à la direction de sa vitesse : l’objectif est de minimiser les efforts aérodynamiques pendant toute la phase atmosphérique, en gros jusqu’au largage des deux EAP.

 

Arianespace - Trajectoire Ariane 5 ES - VA219 - ATV-5 GeorgLa trajectoire de la mission VA219 : Ariane 5 met l’ATV-5 George Lemaître sur la route
vers l’ISS. Crédit image : Arianespace

 

Lemaître sans la coiffe

La coiffe protégeant l’ATV est larguée peu après le largage des EAP vers H0 + 144 s. A partir de là, les ordinateurs de bord optimisent la trajectoire en minimisant la consommation en ergols pour rejoindre d’abord l’orbite visée pour la fin de la propulsion de l’étage principal (EPC) puis l’orbite intermédiaire à la fin du premier allumage de l’étage supérieur (EPS).

 

Ariane-5---VA219---ATV-5---Separation-boosters-EAP.jpg2 minutes et demi après le décollage de la fusée Ariane : spectaculaire image de la
séparation des deux boosters EAP du vol VA219. Crédit image : ESA - S. Corvaja

 

Lemaître à 7600 mètres par seconde

Pour cette mission, l’EPC retombe au large des côtes du Portugal dans l’Océan Atlantique.

Après une phase balistique de 45 minutes, l’étage supérieur (EPS) est rallumé afin de circulariser l’orbite, orienter et séparer l’ATV sur son orbite finale, à une altitude de 260 km et à une vitesse d’environ 7 600 m/s.

Une fois l’ATV séparé, le lanceur Ariane 5 entame une deuxième longue phase balistique : après presque un tour complet de la terre, l’EPS est rallumé à nouveau afin de désorbiter la partie supérieure du lanceur dans une zone déserte de l’océan Pacifique Sud.

 

Ariane-5---VA219---decollage-dernier-ATV---Juillet-2014.jpgUne autre photographie du décollage de la fusée Ariane 5 emportant le cinquième ATV
George Lemaître quelques secondes après la mise à feu le 30 juillet 2014 à h43 UTC.
Crédit image : ESA - S. Corvaja

 

En savoir plus :

Et les autres articles du blog Un autre regard sur la Terre sur les missions ATV vers la Station Spatiale Internationale : 

 

 
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4 juillet 2014 5 04 /07 /juillet /2014 14:26

 

Spot 7 - Première image - Fidji - 03-07-2014Spot 7 - Première image - La Réunion - 03-07-2014    Deux des premières images du satellite SPOT 7 acquises le jeudi 3 juillet 2014, 3 jours après le
lancement du satellite. Une partie de l'archipel des Fidji et l'île de la réunion.
Crédit image : Airbus Defence and Space

 

Le satellite SPOT 7 ouvre l’œil

Les voilà… Elle sont superbes !

Les premières images du satellite SPOT 7 viennent d’être publiées par Airbus Defence and Space. En guise de première image, on a en fait l’embarras du choix : les îles Fidji, l’île de la Réunion, le Kilimandjaro en Tanzanie, Paris, Port Isabel aux Etats-Unis, Bakou en Azerbaïdjan, La Mecque en Arabie Saoudite ou encore Sydney en Australie. Airbus Defence and space a choisi de montrer la diversité des applications possibles des images de SPOT 7.

 

Mango, rhum arrangé et bouchons

Même si les couleurs des îles Fidji (Vanua Balavu, Kanathea et Mango) sont très belles, j'ai quand même un faible pour l'image de l'île de la Réunion avec le Piton des neiges, le Piton de la Fournaise, les traces des coulées de lave et les trois cirques de Mafate, Cilaos et Salazie qui donnent envie de refaire quelques belles randonnées. Plus prosaïquement, l'île de la réunion est parfaite pour mettre en évidence l'intérêt des images SPOT 6 et SPOT 7 : elle s'inscrit pratiquement dans un carré de 60 kilomètres de côté, entre Saint-Denis et Saint-Pierre (du nord au sud) et entre Saint-Leu et Sainte-Rose (de l'ouest à l'est). Sans atteindre la résolution du satellite Pléiades, l'image SPOT 7 en pleine résolution montre des détails très fins : parfait pour vérifier que la carte prévue pour la randonnée est à jour...

 

Spot 7 - Première image - Kilimandjaro - 03-07-2014Emergeant des nuages, en Tanzanie, le Kilimandjaro vu par le satellite Spot 7 le 3 juillet 2014.
Crédit image: Airbus Defence and Space


Notre quiz du mois de juin n’a donc pas duré trop longtemps : lancé le lundi 30 juin 2014 à 4h22 UTC (soit 6h22 en heure française) par la fusée indienne PSLV C23, SPOT 7 a rejoint son orbite provisoire à 655 km d’altitude moins de 18 minutes après la mise à feu. 

3 jours plus tard, dans le cadre des opérations de vérification du bon fonctionnement du satellite, les premières images ont été acquises le jeudi 3 juillet 2014 et publiées officiellement dès le vendredi.

Elles sont visibles dans la galerie d'images SPOT 7 et les images en grand format sont accessibles sur le site ftp d'Airbus Defence and Space.

 

ADN : héritage génétique et évolution des espèces

L’originalité du système Spot est de proposer à la fois large couverture (chaque image élémentaire couvre un champ de 60 km), capacité d’acquisition (6 millions de km2 par jour, une surface supérieure à celle de l’Europe acquise chaque jour), haute résolution et richesse spectrale (4 à 5 bandes).

Les premières images de SPOT 7 donnent un aperçu des possibilités...

Le système a vu le jour en 1986, avec le lancemet du premier satellite SPOT 1. SPOT 2 l'a rejoint en orbite en janvier 1990, suivi de SPOT 3 en septembre 1993, de SPOT 4 en mars 1998 et de SPOT 5, toujours opérationnel, en mai 2002. Spot 6 a été lancé en septembre 2012.

 

SPOT, encore ! On continue

La continuité de la fourniture d’images SPOT va désormais être assurée par la constellation SPOT 6 et SPOT 7, complétée par les deux satellites Pleiades-1A et Pleiades-1B pour la très haute résolution.

Pour la famille SPOT, la résolution a été constamment améliorée depuis 1986 : de 10 mètres pour le mode panchromatique et 20 mètres pour les images multispectrales, la finesse des détails visibles dans les images est progressivement passée à 5 mètres puis 2,5 mètres avec SPOT 5 (Supermode).

 

Spot 7 - Première image - Texas - Port Isabel - 03-07-2014Au Texas, Port Isabel vu par le satellite Spot 7 le 3 juillet 2014. Observez la houle, la restitution
des textures dans les champs et les zones humides
, les nuances de couleur de l'eau.
Crédit image : Airbus Defence and Space

 

Les yeux de la Terre

Aujourd’hui le pixel élémentaire des produits images de SPOT 6 et SPOT 7 représente un carré de 1,5 mètre de côté. A bord du satellite, c’est un double instrument NAOMI conçu et fabriqué par Airbus Defence and Space qui produit les images. Chaque instrument avec un télescope de 20 cm de diamètre prend en charge la moitié du champ.

 

Astrium - Satellite Spot 6Vue d’artiste du satellite SPOT 7 en orbite : on reconnaît les deux instruments de la charge utiles,
comme deux yeux braqués vers la Terre. Crédit image : Airbus Defence and Space

 

A gauche, à droite, devant, derrière : un SPOT agile

Comme les deux satellites Pleiades, SPOT 6 et SPOT 7 sont des satellites agiles : au lieu d’un miroir pivotant pour viser de part et d’autre de la trace (technique utilisée sur SPOT 1 à SPOT 5), tout le satellite bascule rapidement pour pointer une région à observer à la surface de la Terre : les actionneurs gyroscopiques ou CMG (control momentum gyroscope en anglais) qui équipent également les satellites Pléiades, assurent ces manœuvres rapides dans toutes les directions, jusqu’à 30° en 14 s (temps de stabilisation inclus).

Si vous êtes souhaitez aborder et étudier avec vos élèves ces techniques de basculement, sachez que les animateurs de Planète Sciences Midi-Pyrénées ont créé une maquette fonctionnelle et des scénarios pédagogiques pour découvrir l’effet gyroscopique et les techniques utilisées pour le contrôle d’attitude des satellites. Une bonne occasion de faire un peu de physique spectaculaire...

Alors qu’un cycle orbital complet est de 26 jours, l’agilité d’un seul satellite SPOT lui permet de revisiter chaque point du globe avec un délai de 1 à 3 jours selon la latitude. Avec SPOT 6 et SPOT 7 opérés simultanément, il est possible d’acquérir une image tous les jours.

 

SPOT 6 et SPOT 7 - Revisite et visibilité - constellationRevisite quotidienne par les deux satellites SPOT 6 et SPOT 7. Zones de visibilité combinées de
SPOT 6 (en bleu) et SPOT 7 (en vert) sur un jour donné (avec un inclinaison de l’axe de prise de vue
de ±30° par rapport à la visée verticale). Crédit image : Airbus Defence and Space

 

On pense immédiatement à l’utilisation réactive des images SPOT en cas de catastrophe ou de crise (par exemple après un incendie ou une inondation) : la procédure opérationnelle a été optimisée pour acquérir et livrer les images très rapidement (plan de programmation mis à jour toutes les 4 heures, production automatique pour une livraison des images moins d’une heure après la réception des données transmises par les satellites.


Avenir sans nuages…

Mais les satellites SPOT 6 et SPOT 7 sont d’abord conçus pour couvrir de larges zones en un temps record. Jusqu’à 6 millions de km² couverts chaque jour avec deux satellites, 60% des images avec un couvert nuageux inférieur à 10% grâce à quatre prévisions météos par jour intégrées automatiquement à la programmation : ces atouts facilitent la mise à jour la cartographie d’un pays complet, en limitant les effets saisonniers (changement de la végétation) quand les images sont acquises sur une longue période.

Avec une précision de localisation inférieure à 10 m CE90 (pour les produits images ortho-rectifiés avec Reference3D, le modèle numérique de terrain mondial créé à partir de données du satellite SPOT 5), SPOT 6 et SPOT 7 sont donc particulièrement bien adaptés à la cartographie complète d’un pays au 1/25 000ème.

Voici par exemple deux illustrations que m’a fournies Airbus Defence and Space et qui montrent comment l’agilité des satellites SPOT 6 ou SPOT 7 est utilisée pour « bouffer des km2 ». Il s’agit d’exemples de programmation de Spot 6 sur un ou plusieurs orbites. L’emprise des images au sol est représentée ici sur Google Earth.

 

Spot 6 - Couverture Afrique - Agilité - PDVSpot 6 - PDV - Malawi - deux joursExemples de série de prises de vue programmées sur Spot 6 le long de l’orbite en exploitant
l’agilité du satellite pour cartographier de larges zones. En haut, vue d’ensemble de trois passages
sur l’Afrique. En bas, détail sur le Malawi qui montre la surface couverte en deux jours (en jaune
et orange). Superposition des fichiers d'emprise au format kml sur Google Earth.
Crédit image : Airbus Defence and Space

 

Avec les deux jumeaux en orbite, la capacité va encore augmenter et permettre de faire encore plus efficacement des mises à jour de la couverture cartographique d’un pays, comme l’exemple suivant qui couvre la Syrie et le Liban. Il s’agit de la nouvelle génération de produits SPOTMaps à 1,5 mètre de résolution.

 

Liban - Syrie - Spot 6 - SpotMaps 1.5 -Exemple de produit SPOTMaps 1.5. Couverture cartographique de la Syrie et du Liban réalisée à partir d’images provenant du satellite SPOT 6. Crédit image : Airbus Defence and Space

 

A coté de la cartographie et de la gestion de crises, SPOT 6 et SPOT 7 sont des outils adaptés à des domaines variés : agriculture, forêts, etc. On aura l'occasion d'en reparler.

 

En savoir plus :

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28 avril 2014 1 28 /04 /avril /2014 21:49

Vega---Lancement-VV03---Mise-en-orbite-KazEOSat-1---DZZ-HR-.jpgA Kourou, dans la nuit du 29 au 30 avril 2014, décollage réussi de la troisième fusée Vega.
VV03 emporte dans sa coiffe le satellite d'observation KazEOSat-1 construit par
Airbus Defence and Space pour le Kazakhstan.
Crédit image : ESA - CNES - Arianespace / Optique Vidéo du CSG - P. Baudon

 

VV03 : troisième vol de la fusée Vega.

C'est le dernier né des lanceurs européens, toujours en cours de qualification. Il vient de mettre en orbite basse, KazEOSat-1 (Kazakh Earth Observation Satellite) le premier satellite d’observation de la Terre de la République du Kazakhstan.

Le lancement a eu lieu dans la nuit du mardi 29 au mercredi 30 avril à 1h35m15s UTC, soit 22h35mn15s en Guyane française, 3h35m15s heure de Paris ou Toulouse, 7h35m15s à Astana au Kazakhstan.

Juste avant le lancement, après un report de 24 heures, tous les feux étaient au vert… Comme souvent pour les orbites héliosynchrones et les satellites d’observation qui doivent passer à une heure précise au-dessus de l’équateur, il n’y a pas de créneau de lancement : ça part à l’heure ou ça ne part pas…

 

Vega - VV03 - CSG - Prêt au lancement Au Centre Spatial Guyaniaux, le lanceur Vega VV03 prêt pour le lancement. Dans la coiffe, le satellite d'observation KazEOSat-1 dans les starting blocks. Crédit image : Arianespace / CNES / CSG.


Sur le pont, avant le pont

En effet, pour ces lancements vers une orbite héliosynchrone, dès qu'il y a un « rouge » (météo, problème de moyen sol, anomalie lanceur ou satellite) dans les dernières minutes précédent la mise à feu, le lancement est reporté au lendemain à la même heure.

 

Serpent et sonnettes

Dans la nuit de lundi à mardi, à H0 - 10m50s, c'est un « rouge système de lancement »  qui avait amené le DDO, le directeur des opérations, à suspendre la chronologie: une suspicion d'anomalie (on est jamais trop prudent) détectée après le retrait du portique sur un ombilical de ventilation (BOA) de la charge utile. Arianespace avait décidé de reporter le lancement afin de procéder à une vérification des installations.

Dans la nuit de mardi à mercredi, tout s'est bien passé et la fusée Vega s'est élevé dans le ciel, assez nuageux, de Guyane.

 

Je profite de l’occasion pour saluer amicalement Frédéric Adragna, le directeur des opérations pour ce vol (DDO VV03), qui était sur le pont cette nuit.

 

Les dernières étapes de la chronologie de lancement

La phase finale de la chronologie commence 8 heures avant le H0 avec la mise en place progressive des équipes au Centre de Contrôle Jupiter II, et celles autour du lanceur. Tous les équipements et moyens de communications sont vérifiés. Sur le pas de tir, les « protections » (armement pyrotechnique) sont enlevées progressivement, jusqu'à H0 - 2 heures.

Dans quelques heures, le satellite sera livré à lui-même, autonome sur son orbite. 6 heures avant, c'est loin d'être le cas. L'activité au Centre Spatial Guyanais ressemble à une ruche avec un enchaînement d'opérations très précis :

  • A H0 - 4h20, le portique qui protège le lanceur est reculé de 80 m. Le lanceur a été intégré sur place, contrairement à Ariane 5 qui est transférée sur son pas de tir la veille du lancement.
  • Entre H0 - 3h30 et H0 - 2h20, ce sont les essais « grandeur nature » de la réception de la Télémesure du lanceur avec le test de toutes les stations aval (jusqu’en Australie).
  • H0 – 2h : la ZLV (Zone de Lancement Vega) est évacuée.
  • H0 - 1h10 : passage en configuration de lancement : mise sous tension de tous les systèmes de transmission et de réception sur le lanceur et dialogue permanent avec le sol.
  • H0 - 4mn : la séquence finale Lanceur (non interruptible) démarre.
  • A H0 - 8s, le lanceur est autonome et décolle à H0 + 0,2 s.

Dernière ligne droite avant le cercle infini

Après le décollage du Centre Spatial Guyanais, le vol des trois premiers étages de Vega dure 6 minutes et 14 secondes. A l’issue de cette phase, le troisième étage du lanceur se sépare du composite supérieur constitué de l’étage supérieur AVUM, un adaptateur et le satellite. Les trois premiers étages retombent sur Terre.

 

L’AVUM allume alors une première fois son moteur qui fonctionne pendant environ 5 minutes, avant une phase balistique d’une durée de 41 minutes environ. L’AVUM allume une deuxième fois son moteur pendant 2 minutes environ avant de séparer le satellite une minute après son extinction. La séparation du satellite KazEOSat-1 est intervenue 55 minutes et 29 secondes après le décollage.


Arianespace - Vega VV03 - KazEOSAt-1 - séquence lancementLancement de la fusée Vega VV03. Profil de la mission. Crédit image : Arianespace

 

KazEOSAt-1, un satellite d’observation pour le Kazakhstan

KazEOSat-1, alias DZZ-HR, est un des deux satellites d’observation du système ERSSS (pour Earth Remote Sensing Satellite System, DZZ en russe). A 700 km d’altitude, le satellite d’environ 900 kg fournit des images à haute résolution d’un mètre en mode panchromatique (4 mètres pour les images mutlispectrales). Avec le second satellite offrant une résolution de 6,50 mètres, le système d’observation de la Terre sera utilisé pour la surveillance des ressources naturelles et agricoles, la fourniture de données cartographiques et le soutien aux opérations de secours en cas de catastrophes naturelles. Le satellite est réalisé à Toulouse par Airbus Defence and Space dans le cadre d’un contrat signé en 2009 avec KGS (Kazakhstan Gharysh Sapary). Les principaux sous-traitants sont Boostec, Sagem, EREM, Zodiax, Cassidian, CGC Space technology.

 

Lancement - VV03 - KazEOSat-1 - DZZ-HR - KazakhstanVue d’artiste du satellite KazEOSat-1, alias DZZ-HR. Crédit image : Airbus Defence and Space

 

C’est SSTL qui est responsable du satellite à moyenne résolution, KazEOSat-2.

La station de contrôle du satellite et de réception et de traitement des images est installée près d’Astana, la capitale du Kazakhstan. Le contrat prévoit de nombreuses activités de transfert de technologie dont la réalisation d’un centre d’intégration de satellites à Astana.

Le satellite utilise la plateforme Astrobus d’Airbus Defence and Space et son instrument est un télescope en configuration Korsch construit en SiC, la technologie Carbure de Silicium (Silicon Carbide) très performante également utilisée sur Spot 6, SSOT, Alsat 2 ou Gaia et Herschel

 

Du Kazakhstan au Pérou

Pratiquement le jour du lancement de KazEOSat-1, Airbus Defence and Space a annoncé qu’il allait également réaliser le premier système satellitaire péruvien d’observation de la Terre, pour la fourniture d’images à très haute résolution.

En attendant la mise en service du satellite péruvien, une station de réception directe installée au Pérou, permettra d’utiliser les images de la flotte de satellites d’Airbus Defence and Space.

 

En savoir plus :

 

 

 

 

 
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6 février 2014 4 06 /02 /février /2014 23:36

Dernière ligne droite avec les triples saltos, les slaloms et les bosses

A Sotchi, jeudi 6 février, les jeux olympiques d’hiver commençaient un peu en avance avec les toutes premières épreuves sportives : le ski acrobatique (les bosses), le snowboard (slopestyle) et le patinage artistique.

 

JO 2014 - Jeux olympiques - Les couleurs de SotchiSotchi 2014 : les couleurs des jeux olympiques d’hiver. Quel rapport avec la spatial ?

 

Bosses : des nattes

Les Jeux Olympiques ont bien démarré pour la première française en piste : Perrine Laffont, âgée de 15 ans, s'est qualifiée jeudi pour la finale de l'épreuve de ski de bosses.

Avant deux semaines d’épreuve, la cérémonie d’ouverture est le grand rendez-vous du 7 février, diffusée en direct sur France 2 à partir de 16h35 (heure de Paris) pour deux milliards de téléspectateurs et plus de 2500 athlètes avec leurs porte-drapeaux. Pour la France, c’est Jason Lamy Chappuis, champion de combiné nordique. Les épreuves s’enchaîneront jusqu’au 23 février.

 

3 heures de décalage pour 3 heures de cérémonie

Le décalage horaire entre Sotchi, à l’heure de Moscou (UTC + 4 heures pour le Moscow Standard Daylight Time), et la France est de trois heures : quand il est 20h00 à Sotchi, il est 17h00 à Paris.

Moment le plus symbolique de cette cérémonie de trois heures : l’arrivée de la flamme olympique dans le stade olympique Fisht.

 

Retour de la flamme

Le relais de la flamme olympique précède traditionnellement les Jeux Olympiques d'été et d'hiver. La flamme Olympique a été allumée le 29 septembre 2013, à Olympie, en Grèce, là où elle était allumée dans l’antiquité à la veille des Jeux Olympiques.

L’édition 2014 est exceptionnelle à plusieurs titres : 14000 relayeurs ont porté la flamme olympique à travers le territoire russe. Parti de Moscou le 7 octobre 2013, le relais 2014 est le plus long de l'histoire des Jeux olympiques, avec plus de 56000 km parcourus et 135 villes traversées (par exemple Saint-Peterbourg le 27 octobre ou Tcheliabinsk le 16 décembre ou encore Samara le 25 décembre) en 123 jours.

Après une plongée sous-marine dans les profondeurs du lac Baïkal, la torche est montée très haut, juste avant son arrivée à Sotchi, le 1er février 2014, au sommet de l’Elbrouz dans la chaîne du Caucase, le point culminant de toute le continent européen, à 5633 mètres d’altitude.

Pas aussi haut pourtant que l’orbite terrestre, même s’il s’agit d’une orbite basse à environ 400 kilomètres d’altitude : pour la première fois, une torche Olympique a fait une sortie dans l'espace, à partir de la station internationale ISS. Deux cosmonautes russes, Sergueï Riazanski et Oleg Kotov, ont participé au relais de la flamme au cours d’une sortie extra-véhiculaire d’environ une heure.

La torche Olympique avait déjà été emmenée dans l'espace à bord d'une navette avant les JO d'Atlanta en 1996 et ceux de Sydney en 2000, mais elle n'avait jamais effectué de sortie dans l’espace.

 

Super G ou Zéro G

Revenir sur une étape très particulière du relais de la flamme olympique, c’est surtout l’occasion de présenter quelques photographies étonnantes depuis le lancement de la fusée Soyouz depuis Baikonour jusqu’au retour sur Terre de l’équipage de l’expédition 38 de l’ISS.

La fusée Soyouz et sa coiffe ont été spécialement décorées aux couleurs des JO de Sotchi pour l'occasion.

 

Sochi 2014 - Fusée Soyouz - Couleurs de SotchiA Baikonour, les préparatifs du lancement de la fusée Soyouz aux couleurs des JO de Sotchi 2014.
Crédit image : NASA

 

Baikonour - Sotchi - Soyouz - Flamme olympique - 11-2013-2Baikonour - Sotchi 2014 - Coiffe SoyouzLe train-train habituel : la fusée Soyouz arrive sur son pas de tir. Crédit image : NASA

 

Pour des raisons de sécurité, la torche, est restée éteinte pendant les quatre jours passés dans l'Espace. Il faut dire que les flammes sortant des tuyères des moteurs de la fusée Soyouz compensent assez largement…

 

Baikonour - Sotchi 2014 - Lancement Soyouz flamme olympiqueLancement de la fusée Soyouz emportant la flamme olympique vers l'ISS. Crédit image : NASA

 

Jeudi 7 novembre 2013, un peu plus de six heures après son décollage du cosmodrome russe de Baïkonour, un vaisseau Soyouz russe emportant le russe Mikhaïl Tiourine, l'américain Rick Mastracchio et le japonais Koichi Wakata et la torche olympique s’est arrimé jeudi à la Station spatiale internationale (ISS).

Samedi 9 novembre, les cosmonautes russes Sergueï Riazanski et Oleg Kotov, à l'ISS depuis septembre, sont sortis en scaphandre dans l'Espace environ une heure avec la torche.

 

Sotchi - JO 2014 - Flamme olympique - Espace - ISS
Le relais de la flamme olympique, dans l'espace, pour la première fois au cours d'une
sortie extra-véhiculaire à partir de l'ISS
 

Dernière étape de ce voyage dans l’espace : lundi 11 novembre 2013. Après 166 jours à bord de la Station spatiale internationale (ISS), le Russe Fiodor Iourtchikhine, l'Italien Lucas Parmitano et l'Américaine Karen Nyberg sont revenus sur Terre avec la flamme olympique. Leur capsule Soyouz a touché le sol dans la région de Djezkazgan, au Kazakhstan.

Après être passée entre les mains de cosmonautes russes, américains, japonais et italiens, la torche olympique a été remise aux représentants du COR, le Comité Olympique Russe.

 

Sochi - 2014 - Expedition 37 landing - Olympic torch - 11-11-201311 novembre 2013 : retour sur Terre pour la flamme olympique et pour l'équipage de l'expédition 38.
De gauche à doite :
l'américaine Karen Nyberg, le russe Fiodor Iourtchikhine et l'italien
Lucas Parmitano.
Crédit image : NASA / Carla Cioffi

 

Et la neige ? Sotchi, dans les cols ?

Voici une des dernières images acquises par l’instrument MODIS du satellite américain Aqua. Elle date du 4 février 2014. La résolution moyenne n’est pas suffisante pour vérifier l’enneigement des pistes. Jeudi 6, il y en avait assez pour le premier exploit de Perrine Laffont.

Si Perrine Laffont, va t'il rester assez de neige pour les autres ? Je n'ai pas trop de doute pour la suite : l’impressionnant dispositif de production de neige artificielle devrait montrer son efficacité. Pour le vérifier, il faudra suivre les épreuves à la télé…

 

Aqua - MODIS - JO 2014 - Sochi - Sotchi - 04-02-2014
Image de la région de Sotchi en couleurs naturelles prise par l’instrument MODIS du satellite
Aqua le 4 février 2014. Crédit image : NASA / GSFC / MODIS Rapid Response.

 

En savoir plus :

 

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16 janvier 2014 4 16 /01 /janvier /2014 08:45

Arianespace - Soyouz VS06 - Gaia - 19-12-2013Deux photographies du décollage de la fusée Soyouz VS06 en Guyane le 19 décembre 2013.
Crédit image : Arianespace


Le 19 décembre 2013, Arianespace a terminé l’année en beauté avec le lancement de la fusée Soyouz VS06 qui emportait la mission Gaia. Comme en 2012, voici le bilan annuel des lancements à Kourou et quelques chiffres sur les perspectives d’Arianespace en 2014.

Avec 7 lancements en Guyane en 2013, 4 Ariane 5 (dont 1 Ariane 5 ES avec l’ATV-4 Albert Einstein), 2 Soyouz (dont VS06 avec Gaia) et 1 Vega (avec notamment VNRedsat), En 2013, Arianespace n’est donc pas parvenue à égaler l’année record de 2012 qui avait vu 10 lancements à Kourou et à Sinnamary.

Starsem a également effectué un vol depuis Baikonour en février 2013 avec 6 satellites Globastar.

 

2013, une année normale

Ce sont exclusivement des retards imputables aux satellites qui sont en cause, avec en particulier le problème de composant sur O3B qui a également affecté le calendrier de Gaia et le report du vol VA216 à cause du passager Amazonas 4A. Pour le reste, la ponctualité côté Arianespace reste remarquable (12 lancements d’affilée en début de fenêtre).

Le total 2013 est donc similaire à celui des années 2007 à 2011 même si la part des lancements Ariane décroît au profit de Soyouz et de Vega (3 sur un total de 7 vols).

 

Ariane - VA215 - Eutelsat 25B - GSAT 7 - 29-08-2013Décollage de la fusée Ariane VA215 emportant les satellites Eutelsat 25B et GSAT- 7 le 29 août 2013.
Crédit image : ESA – CNES – Arianespace – Optique Vidéo du CSG – J.M. Guillon

 

Tous les lancements Ariane ont eu lieu en moins de 6 mois entre février et août. On peut se féliciter d’avoir vu le vol de la 215ème fusée Ariane, le sixième succès de Soyouz en Guyane et le deuxième vol réussi de Vega.

Le graphique suivant est une mise à jour du tableau déjà publié fin 2012.

 

Arianespace - Historique lancements - Bilan et résultats 2Historique des lancements effectués en Guyane Française entre 1979 et 2013.
Source de données : site Internet d’Arianespace. Crédit image : Gédéon

 

De 1 kg à 20 tonnes…

Côté charges utiles, je comptabilise une masse nette satellisée de 52614 kilos, avec un écart type assez important : 19887 kg pour l’ATV4 mais seulement 1,33 kg pour ESTCube-1. Bon, il n’est pas inutile de précise que les cubesats d’une masse de quelques kilogrammes ne sont pas la cible prioritaire d’Arianespace !

Mentionnons également le « gros » Alphasat I-XL avec ses 6650 kg, qui n’est pourtant pas la charge utile record pour un satcom : sauf erreur, le record hors ATV pour une charge utile unique est toujours détenu par Terrastar-1 et ses 6910 kg en juillet 2009 sur VA189.

 

Rhum ou vodka ?

Au-delà de la Guyane, il faut rajouter pour Arianespace 26 Soyouz lancés par Starsem depuis Baïkonour (dont 1 en 2013).

On a en peu parlé mais les russes viennent également de réussir le premier vol de leur Soyouz 2-1v.

Côté Soyouz, les chiffres vont également rêver : si j’ai bien compté, 1813 fusées Soyouz ont été lancées depuis novembre 1966.



Les préparatifs de la fusée Soyouz VS04.
Le rollout : pas avec le dos de la petite tuyère…
Crédit image : Arianespace

 

Soyouz - VS04 - Rollout - Tuyères - 11-2012

Pour l’avenir, Ariane 5 annoncé actuellement un carnet de commandes équivalent à 3 années d’activités avec 21 Ariane 5, 9 Soyouz et 6 Vega. Le premier vol Ariane 5 de l’année 2014, VA217, avec Athena-Fidus et ABS-2, vient d’être légèrement retardé. VA216 repassera-t-il devant VA217 ?

En 2013, la prise de commande réalisée est de 18 contrats de lancements (15 en GEO pour Ariane 5 et 3 en LEO pour Vega), soit 1,8 milliard d’euros.

Au total, Arianespace a 62 lanceurs en commande (38 Ariane 5, 14 Vega et 10 soyouz).

 

Game changer?

Pour conclure, le 57ème succès consécutif d’Ariane 5 mérite d’être rappelé au moment où SpaceX vient de réussir son second lancement en orbite GTO juste un peu plus d’un mois après le premier vol commercial du lanceur Falcon 9 v1.1. Depuis le dernier vol de la navette en juillet 2011, les américains semblent avoir tiré quelques leçons de leur stratégie tout Space Shuttle. Même si ce nouvel acteur tient jusqu’à présent toutes ses promesses et a brillamment réussi son entrée sur le marché des satellites de télécommunication, la fiabilité d’Ariane 5 et d’Arianespace reste un atout important dans une compétition de plus en plus rude.

Dans une tribune publiée le 10 janvier 2014 dans le journal le Monde, le président du CNES Jean-Yves Le Gall vient de rappeler l’enjeu du programme Ariane 6 et a justifié les choix effectués pour diminuer les coûts de lancements. La conférence ministérielle de l’ESA qui se tiendra en fin d’année 2014 montrera si l’Europe a compris ces enjeux.

 

Nouveaux records en vue

Pour 2014, Stéphane Israël, le PDG d’Arianespace, souhaite battre le record de 2012.

Pour ce début d’année 2014, au moment des voeux, je souhaite pour ma part une longue vie aux fils et filles d’Ariane, Ariane 5 ME et Ariane 6, avec beaucoup de satellites à mettre sous la coiffe.

 

En savoir plus :

 

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19 décembre 2013 4 19 /12 /décembre /2013 10:13

 Toujours la vue des étoiles me fait rêver, aussi simplement que me donnent à rêver les points noirs représentant sur la carte géographique villes et villages. Pourquoi, me dis-je, les points lumineux du firmament nous seraient-ils moins accessibles que les points noirs sur la carte de France ? »

Extrait d’une lettre à Théo, Vincent Van Gogh, Arles, Juillet 1888
(une lettre similaire a été écrite à Emile Bernard le 26 juin 1888)

 

Gaia - Diagramme HR - distance des étoiles - NovelaSavoir garder ses distances : le diagramme HR ou diagramme de Hertzsprung-Russell, reliant la
luminosité des étoiles à leur température effective. Extrait de la présentation de la mission Gaïa
par Frédéric Arenou, ingénieur de recherche du CNRS à l’observatoire de Meudon.
Crédit image : Gédéon

 

Le Kourou de Gaïa : ça tire à Sinnamary

Cela fait vraiment plaisir de voir un nouveau lancement réussi en Guyane ! Un tir en plein jour, avec des images superbes en direct sur la WebTV d’Arianespace.

Décidément, la fin décembre devient un rendez-vous classique pour Ariane et Soyouz. En particulier pour les missions d’observations de la Terre ou les missions scientifiques, les vols avec un numéro pair : après VS02 avec Pleiades-1A, VS04 avec Pleiades-1B, le vol Soyouz VS06 a mis en orbite jeudi 19 décembre 2013 la très ambitieuse mission Gaia de l’Agence Spatiale Européenne (ESA).

Le nom s'écrit Gaia et non Gaïa, justement parce qu’il s’agit d’un programme européen, même si la sonde spatiale a été principalement conçue et fabriquée à Toulouse, une ville où on conserve l’accent.

Beaucoup d’émotion aussi pour les équipes d’Astrium qui ont assuré la maîtrise d’œuvre et relevé un énorme défi technologique : c’est très probablement le dernier satellite qui s’envole sous le nom Astrium. Dès 2014, avec Cassidian, la filiale du groupe EADS sera rebaptisée Airbus Defence and Space…

 

En piste pour les étoiles : lancement réussi du satellite Gaia

Gaia est le 25ème satellite scientifique lancé par Arianespace. Le décollage parfait a eu lieu à 9:12:19 UTC soit 6:12:29 en Guyane et 10:12:19 à Toulouse. La retransmission vidéo, également accessible depuis le site du CNES, a démarré 20 minutes avant le H0. Pour les toulousains, la Cité de l’espace organisait une retransmission du lancement.

Après le lancement réussi, il a fallu patienter un peu pour être totalement rassuré… Sur son blog Rêves d’espace, Isabelle donne quelques repères de la chronologie de lancement. La séparation du satellite a lieu à H+41:58. Le dernier burn de l’étage Fregat à H+1:00:00. Par contre, le vrai signal du succès complet du lancement, c’est la fin du déploiement du pare-soleil de Gaia, au plus tard à 1:38:00 (si c’est le système redondant qui fonctionne).

Avant de parler du milliard d’étoiles cartographiées par Gaia, on en a vu quelques-unes en plein jour : celles qui figurent sur le joli logo de la mission Gaïa sur la coiffe du lanceur Soyouz. Il y a aussi 5 étoiles peintes sur le bras de soutien du véhicule de transport de la fusée Soyouz. 5, c’était le nombre de lancements effectués jusqu'au 18 décembre par la fusée Soyouz en Guyane. La sixième étoile va maintenant pouvoir étre ajoutée.

 

Coiffe soyouz - Logo mission GaIa - étoilesLa pose du logo de la mission Gaia sur la coiffe du lanceur Soyouz VS06. Crédit image :
ESA - CNES - Arianespace - Optique Vidéo du CSG - S. Martin


5 étoiles - bras soyouz - GaiaLes étoiles les plus proches vues par Gaia. Après celles de la coiffe, celles du bras de transport
du vaisseau Soyouz.
Les russes aiment bien les symboles. La 6ème étoile va pouvoir être ajoutée.
Merci Isabelle !

 

Gaia appelée à régner sur les étoiles

Dimanche 29 septembre, dans le cadre de la Novela et de ciel en Fête, le groupe Midi-Pyrénées de la 3AF (Association Aéronautique et Astronautique de France) proposait en partenariat avec la Cité de l’espace une conférence sur la mission Gaïa.

L’originalité de cette conférence était de proposer un tour d’horizon complet de la mission avec ses enjeux et ses objectifs scientifiques, le défi technologique de réalisation d’une mission spatiale exceptionnelle et une architecture informatique innovante pour l’exploitation des résultats. Le succès du lancement de Gaia est l’occasion d’un petit retour sur cette conférence.

 

Parallaxe mais presque : trois regards sur la mission Gaia

C’était aussi l’occasion de découvrir trois métiers à travers l’expérience des trois intervenants :

  • Le scientifique et l’astronome, avec Frédéric Arenou, ingénieur de recherche à l’observatoire de Paris Meudon.
  • L’ingénieur et le chef de projet, avec Vincent Poinsignon, chef de projet de la mission Gaia chez Astrium Satellites.
  • L’informaticien et l’architecte du système d’information, avec Véronique Valette, chef de projet DPCC au CNES.

 

Gaia - Frederic Arenou -Obspm - conférence 3AF - Ciel en F

"The most difficult problem in astronomy?"  Présentation des objectifs scientifiques de la
mission Gaia par Frédéric Arenou, ingénieur à l'observatoire de Paris Meudon. Crédit image : Gédéon

 

La plupart des photographies de cet article proviennent de la conférence donnée à Toulouse. D'autres extraits sont disponibles dans une galerie de photos sur google+.

 

Le grand défi : un euro sur la Lune

Gaia va cartographier plus d'un milliard d'étoiles de notre galaxie, la Voie Lactée, avec une précision inégalée. Gaia est le successeur de la première mission d’astrométrie spatiale européenne Hipparcos (1989-1993).

En rappelant l’histoire de l’astrométrie, Frédéric Arenou présente les objectifs ambiteux de la mission Gaia : la sonde doit cartographier en 3D plus d’un milliard d’objets de notre galaxie, déterminer leur distance de la Terre et leur vitesse propre.

La précision angulaire nécessaire est extraordinaire : comprise entre 7 microsecondes d’arc (uas) pour les étoiles les plus brillantes (magnitude 12) et 300 microsecondes d’arc pour les moins brillantes (magnitude 20).

Une seconde d’arc, c’est un angle : un cercle de 360 degrés, découpé en 60 minutes de 60 secondes. Sur un rapporteur d’écolier, c’est vraiment tout petit… Eh bien, une microseconde d’arc, c’est un million de fois plus petit.

J’ai trouvé plusieurs analogies pour donner un point de repère : 10 microsecondes d’arc, c’est l’angle sous lequel on voit un cheveu à 1000 kilomètres, ou une pièce d’un Euro sur la Lune (après les lapins, il paraît donc qu’il y a des pièces d’un Euro sur la Lune).

Un bon résumé est peut-être : « trouver une aiguille dans une botte de foin » (normal pour une mission au point de Lagrange).

A côté de la mission principale d'astrométrie, Gaia doit rechercher et inventorier des dizaines de milliers d'objets inconnus à ce jour : étoiles naines brunes et blanches, supernovæ, planètes naines et astéroïdes du système solaire... et même des exoplanètes.

 

Contrôle thermique de Gaia : pas de liberté pour les degrés

Vincent Poinsignon, le chef de projet de la mission Gaia chef Astrium, explique comme les besoins des scientifiques se traduisent en véritables défis techniques pour les ingénieurs.

Le satellite, d'une masse de deux tonnes, doit être positionné pour effectuer correctement ses mesures au voisinage du point de Lagrange L2, à 1,5 millions de km de la Terre, dans la direction opposée au Soleil.

Trois exigences majeures déterminent les choix de conception du satellite :

  • Détecter toutes les étoiles jusqu’à la magnitude 20.
  • Assurer la stabilité de l’angle de base.
  • Assurer la stabilité de pointage du satellite.

Pour y parvenir, 7 années de développement ont été nécessaires à un consortium industriel de plus de 50 sociétés européennes et américaines, sous la Maîtrise d’œuvre d’Astrium à Toulouse, pour mettre au point les instruments les plus sophistiqués jamais développés en Europe.

 

Gaia - Vincent Poinsignon - conférence 3AF - Ciel en FeteVincent Poinsignon présente la charge utile de Gaia, le plus grand instrument en Sic
jamais réalisé. Crédit image : Gédéon


Avoir un tore : les bonnes raisons

Quelques chiffres et ordres de grandeurs résument bien les prouesses qui ont été réalisés :

  • Le plus grand instrument optique réalisé en Carbure de Silicium.
  • La stabilité optique de 10 µsecondes d’arc sur la période de rotation du satellite (6 heures) correspond à un déplacement de 1 angstroem sur le bord des miroirs primaires. C’est une stabilité 2000 fois plus grande que celle des satellites d’observation de la Terre.
  • L’alignement optique des télescopes et du plan focal est effectué à quelques microns près.
  • Gaia embarque 2 horloges atomiques pour séquencer les opérations bord avec une précision meilleure que 15 nanosecondes. Les mêmes horloges sont embarquées sur les satellites Galileo.
  • La stabilité thermique du banc optique est de l’ordre de quelques millionièmes de °C.
  • Le plan focal, avec son milliard de pixels est refroidi à -113°C ± 1°C.

 

Gaia - Astrium - Protection thermique - Stabilité thermiqueLes températures à bord de Gaia : grand écart et stabilité extrème. Crédit image : Gédéon

 

Toute la lumière sur les magnitudes élevées

Jackie Jouan, un ancien d’Astrium, qui connaît bien les missions Hipparcos et Gaia, assistait à la conférence. Il avait également écrit un texte très clair qui présente la filiation entre Hipparcos et Gaia. Il m’a autorisé à le reprendre dans cet article. J’utilise des guillemets : il est difficile d’être plus clair et pédagogique sur un sujet aussi technique…

 

D’hipparcos à Gaia : saut technologique pour le grand écart

« On ne peut présenter le programme Gaïa sans le replacer dans son contexte historique : le programme Gaïa existe grâce à l’immense succès de la mission Hipparcos dans les années 90. Le satellite Hipparcos, y compris l’instrument fût conçu et réalisé lui aussi par… Astrium, encore Matra Espace à l’époque de sa genèse (1981).

Les astronomes ont eu besoin de tout temps de connaître la direction des étoiles pour les observer mais aussi leur distance afin d’en déduire leur comportement physique dans l’environnement galactique. Seule la mesure de la parallaxe d’une étoile permet d’acquérir ces données de manière fiable.

Gaïa permettra d’obtenir ces deux paramètres fondamentaux pour un milliard d’étoiles de la Voie Lactée durant les cinq années d’observation prévues. Cette mission principale sera complétée par d’autres observations : position et vitesse d’astéroïdes, identification de comètes, d’étoiles doubles (un des grands succès d’HIPPARCOS), ainsi que de nouvelles planètes.

Mais comment a-t-on pu passer d’une mission Hipparcos, considérée comme infaisable par certains à la fin des années 70, à une mission Gaïa 200 fois plus exigeante en précision de mesure angulaire, destinée à l’observation de dix mille fois plus d’étoiles et mesurant d’autres paramètres fondamentaux tels que brillance, température, composition et masse de nombreuses étoiles."

 

Astrométrie - D'Hipparcos à Gaia - 3AF - Ciel en fête -Comparaison entre les objectifs et les performances des missions Hipparcos et GaIa.
Crédit image : Gédéon


"Le principe d’observation développé pour Hipparcos a été repris : la direction de chaque étoile observée est associée à la direction par couple d’un grand nombre d’autres étoiles distantes angulairement d’environ 106.5 degrés, angle de base qui sépare les axes optiques des deux télescopes de la charge utile. La précision de mesure finale est obtenue par l’analyse de la position de l’image de chaque couple d’étoiles sur une gigantesque matrice de détecteurs CCD (un milliard de pixels couvrant 0.38 m² !) complétée par un traitement mathématique de toutes ces mesures permettant de diminuer progressivement l’incertitude et d’obtenir la précision angulaire finale de 10 microarcsecondes exigées par les astronomes.

Apparaissent immédiatement les deux contraintes essentielles de conception : une stabilité thermo mécanique très élevée de l’instrument associée à une stabilité de pointage quasi parfaite pendant la période d’observation. Un vrai challenge si on ajoute que c’est la rotation du satellite qui assure le déplacement ultra précis de l’image de l’étoile le long d’une barrette CCD !

L’obtention de telles performances est en grande partie le fruit de développements technologiques conduits souvent conjointement par l’ESA et Matra Marconi Space (NDLR : Astrium encore pour quelques jours) dans les années 90. La maitrise de la technologie du SiC (Carbure de Silicium), tant pour la réalisation de pièces de structure que de miroirs a été déterminante et a permis de concevoir un instrument intégralement réalisé dans ce matériau.

Il faut également mentionner les techniques de polissage ionique aboutissant à la réalisation de miroirs asphériques de qualité astronomique. Les travaux de développement des détecteurs à transfert de charges (menés sur contrat ESA chez EELV en Angleterre) ont été déterminants pour la conception du plan focal. A ces développements technologiques essentiels, il convient d’ajouter les choix techniques systèmes : prise en compte des données de l’instrument dans la boucle de pilotage du satellite, contrôle thermique passif pour l’ensemble satellite, l’élimination de toute source susceptible de perturber la stabilité. »

 

Cette synthèse vous paraît claire ? Une explication aussi lumineuse est même étonnante quand on parle de magnitude 20. Merci Jackie !


Big data : réussir avec des mégaflops

Un milliard d’étoiles, un milliards de pixels… Que va devenir l’impressionnant volume de mesures collectées par Gaia pendant la durée de la mission, entre 2014 et 2019 ? Il va falloir les traiter…

Gaia transmettra mille millions de millions de bytes tout au long de sa durée de vie. C’est plus d’un million de CD, 223000 DVD ou encore 2000 ans de musique….

Ce n’est pas seulement la quantité de données mais aussi la quantité de traitements qui justifie qu’on parle dans ce cas de « Big data ».

 

Gaia - Véronique Valette - CNES - conférence 3AF - Ciel eVéronique Valette (CNES) présente les challenges du traitement des données Gaia.
Crédit image : Gédéon

 

Du cœur à l’ouvrage : la technologie, c’est de l’Hadoop !

L'énorme puissance de calcul pour relever ce challenge est estimée à 6000 GFlops/sec (6000 milliards d'opérations par seconde), soit 6 teraflops.

Un des centres de traitement principaux des données du satellite est installé au CNES, à Toulouse. A la fin de la mission, il comportera 6000 cœurs de calcul.

 

Gaia - Véronique Valette - CNES - DPAC - DPCC - SAGA - Had

L'architecture du système de traitement des données Gaia au CNES (DPCC).
Crédit image : Gédéon


Pour relever le défi posé par le traitement des données au sol, le CNES a fait développer une architecture informatique, matérielle et logicielle innovante, avec un « framework Java libre » pour faciliter la mise en place d’une infrastructure de calcul distribuée et évolutive : deux chaînes de traitement en début de mission, une dizaine à la fin. Le truc qui change tout : « amener les traitements aux données et non les données aux traitements ». Je vous passe les détails…


Gaia - Astrium - Antonov - Décollage Toulouse

1er décollage de Gaïa le 23 août 2013. La sonde Gaïa quitte Toulouse à bord d’un avion-cargo Antonov.
Une belle photographie prise depuis l’aéroport de Blagnac. Visiblement, Gaïa aime les moyens
de transport russes. Crédit image : Vincent Poinsignon.

 

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  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre.
Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées
  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre. Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées

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