SWARM
| Organisation | ESA |
|---|---|
| Domaine | Étude du champ magnétique terrestre |
| Lancement | 22 novembre 2013 |
| Lanceur | Rockot |
| Durée de vie | 4 ans |
| Site | Page officielle |
| Masse au lancement | 3 × 472 kg |
|---|
| Orbite | Orbite polaire |
|---|---|
| Périapside | 450 km et 530 km |
| VFM/ASM | magnétomètre |
|---|---|
| EFI | mesure duchamp électrique |
SWARM(Essaimenanglais) est une mission spatiale scientifique de l'Agence spatiale européennequi va étudier lechamp magnétique terrestre.Elle repose sur uneconstellationde troismini-satellitesqui a été placée sur orbite par une fusée uniqueRockotle.L'objectif de la mission est mesurer avec une grande précision les variations spatiales et temporelles du champ magnétique terrestre ainsi que l'environnement ionosphérique de laTerre.Les données collectées apporteront un nouvel éclairage sur les processus internes du globe terrestre et sur l'évolution du climat. SWARM est développée dans le cadre des missions scientifiquesEarth Explorerduprogramme d'observation de la TerreLiving Planet.La mission doit durer 4 ans.
Contexte et historique
[modifier|modifier le code]En,l'Agence spatiale européenne lance un appel à propositions pour la sélection de missions scientifiques d'observation de la Terre de la classeOpportunity(petits satellites ayant un cout de développement inférieur à 110 millions €). Les futures missions font partie duprogramme Living Planet.Les missionsCryosatetSMOSont été sélectionnées en 1999 dans cette catégorie. 27 propositions sont étudiées dont trois sont pré-sélectionnées en:ACE+,EGPMetSWARM[1].En,SWARM, qui est opposé finalement à 5 autres candidats (EarthCare,SPECTRA,WALES,ACE+,EGPM) dans une catégorie de mission rebaptisée entretempsEarth Explorer,est sélectionné pour un lancement en 2009[2],[3].
Deux symposiums scientifiques réunissant lacommunauté scientifiqueont lieu enàNanteset enàPotsdam;ils permettent de préciser les concepts et les objectifs de la mission ainsi que les modalités d'utilisation des données recueillies[4],[5].Fin 2007 la phase de conception s'achève et la construction des satellites débute dans la filiale allemande deEADS Astrium[6].Début 2010 lelanceurrusseRockot,qui a placé en orbite en 2009 deux satellites européens du même programme (GOCEetSMOS)et en 2010CryoSat-2est sélectionné pour le lancement simultané des trois satellites mi-2012[7].À la suite de l'échec du lancement d'uneProton/Briz-Mle 6 aout 2012, la mise en orbite des satellitesSWARMest repoussée. En effet, la fusée Rockot utilise également l'étageBriz-Mà l'origine de l'échec du lancement. En conséquence la mise orbite des satellites, planifiée en,est repoussée au mieux à mi-mars 2013[8].Les trois satellites ont finalement été placés sur orbite le[9].
Objectifs de la mission
[modifier|modifier le code]Les satellites scientifiquesØrsted(Danemark 1999) etCHAMP(Allemagne2000) ont permis de démontrer que des mesures effectuées depuis l'espace permettaient d'améliorer la modélisation des variations séculaires du champ magnétique. Swarm grâce à une nouvelle génération d'instruments et à sa configuration (constellation) doit permettre d'améliorer de manière importante les mesures effectuées par ses prédécesseurs. La constellation de satellitesSWARMdoit mesurer l'intensité, la direction et les variations duchamp magnétique terrestreavec comme objectif de mieux connaitre[10]:
- le processus de génération du champ magnétique terrestre par lenoyaumétallique de laTerre;
- les interactions entre lenoyauet lemanteau
- le champ magnétique de lalithosphère;
- laconductivité électriquedans lemanteau;
- l'influence duSoleilsur le champ magnétique terrestre à travers les couplages entre l'ionosphère et lamagnétosphère;
- la composante du champ magnétique produite par les marées et courants océaniques.
Caractéristiques techniques
[modifier|modifier le code]L'ESA a choisi de développer une constellation de trois satellites au lieu d'un satellite unique pour pouvoir mesurer les différentes sources du champ magnétique et réaliser une modélisation beaucoup plus détaillée et précise de celui-ci. La constellation permet également d'établir une carte tridimensionnelle de la conductivité du manteau.
Chacun des trois satellites a une masse d'environ 472 kilogrammes dont 106kgdefréon.Les trois satellites sont identiques et comportent un corps central long de 5 mètres pour une hauteur et une largeur maximale de respectivement 0,8met 1,3mprolongé par un mat long de 4 mètres servant de support auxmagnétomètres(longueur hors tout de 9,06 mètres). Le corps central est recouvert depanneaux solairesreprésentant une surface de 4,4m2et fournissant 215watts.L'énergie est stocké dans desbatteries lithium-ionde 48 A-h. Le satellite eststabilisé 3 axesavec le mat pointé dans un sens opposé au vol. Les satellites utilisent despropulseurs à gaz froidconsommant du fréon: des propulseurs de 20 millinewtonsservent au contrôle de l'orientation tandis que les corrections d'orbite ont recours à des propulseurs de 50 mN. Lestélécommunicationssont réalisées enbande S:le débit pour les communications envoyées au sol est de 6mégaoctetspar seconde. Le volume de données généré chaque jour est en moyenne de 247 mégaoctets. Chaque satellite dispose de deuxmémoires de masseà semi-conducteurs ayant chacune une capacité de stockage de 16gigaoctets.La quantité de données transmise une fois par jour à lastation de Kirunaest de 1,8gigabits[11],[12].
Chaque satellite embarque les instruments suivantes[12]:
- lemagnétomètre à saturation de fluxVFM (Vector Field Magnetometer) utilisé pour la mesure vectorielle du champ magnétique. Le VFM sera installé sur unbanc optiqueen compagnie d'unviseur d'étoiles(STR)
- le magnétomètre scalaire absolu ASM (Absolute Scalar Magnetometer) mesure l'intensité du champ magnétique et est utilisé pour étalonner l'instrument VFM. L'instrument est développé par leLaboratoire d'électronique et de technologie de l'information
- l'instrument de mesure de la densité ionique, de la vitesse de la dérive et du champ électrique EFI (Electric Field Instrument)
- l'accéléromètre ACC (accelerometer) mesure les accélérations qui ne sont pas liées auchamp gravitationnelmais découlent de latraînéedans l'atmosphère résiduelle traversée par le satellite
La position du satellite est déterminée à l'aide:
- d'un réflecteur laser LRR (Laser Retroreflector) qui est utilisé pour effectuer des mesures partélémétrie laser sur satellites.
- de récepteursGPS
Déroulement de la mission
[modifier|modifier le code]Les 3 satellites sont lancés ensemble lepar une fuséerusseRockotdepuis labase de lancement de Plessetskdans le cadre d'un contrat avec la société germano-russeEurockot[13],[14].Les satellites sont placés enorbite polaire.Deux des satellites naviguent en tandem à une distance de 160kml'un de l'autre et à une altitude de 450km,le troisième croisant à une altitude de 530km.Initialement, la paire est placée sur une orbite dont l'inclinaison de 87,35° diffère de 0,6° avec le troisième satellite (87,95°). Au bout de 3 ans, la différence d'inclinaison atteint 90°. Dans cette configuration, des relevés simultanés peuvent être effectués en des points situés non seulement à des altitudes différentes mais également à des heures différentes. La mission doit durer 4 ans après une période de calibrage de 3 mois[12].
Notes et références
[modifier|modifier le code]- (en)«ESA selects new Earth-Observation missions», Agence spatiale européenne,
- (en)«A 'Swarm' of satellites for a unique look inside the Earth», Agence spatiale européenne,
- (en)«Candidate Earth Explorer mission reports now available», Agence spatiale européenne,
- (en)«ESA's magnetic field mission holds first international workshop», Agence spatiale européenne,
- (en)«Science community to discuss benefits of ESA's Swarm mission», Agence spatiale européenne,
- (en)«Construction of Swarm satellites to begin», Agence spatiale européenne,
- (en)«Eurockot to launch two ESA Earth observation missions»,
- «Swarm: Historique des Actualités de la mission SWARM», CNES missions scientifiques(consulté le)
- (en)«ESA’s Swarm trio on its way to watch over our planet’s magnetic shield»,
- «Swarm: Les objectifs scientifiques de Swarm», CNES missions scientifiques(consulté le)
- (en)«Swarm facts and figures», Agence spatiale européenne(consulté en)
- «Swarm: satellite», CNES missions scientifiques(consulté le)
- (en)«Eurockot to launch two ESA Earth observation missions», Agence spatiale européenne,
- (en)«Swarm: magnetic field satellites get their bearings», Agence spatiale européenne,
Bibliographie
[modifier|modifier le code]- [Présentation de la mission](en)ESA mission experts division,Swarm – The Earth’s Magnetic Field and Environment Explorers (ESA SP-1279(6) ),NASA,,70p.(lire en ligne)
Présentation détaillée de la mission pour la phase de sélection de 2004. - [Présentation de la mission](en)ESA mission experts division,Swarm – The Earth’s Magnetic Field and Environment Explorers (ESA SP-1279(6) ):technical and programmatic annex,NASA,,70p.(lire en ligne)Annexe du document ci-dessus présentant les caractéristiques techniques
Voir aussi
[modifier|modifier le code]Articles connexes
[modifier|modifier le code]- Champ magnétique terrestre
- Ørstedsatellite danois de 1999 consacrée au même domaine de recherche
- CHAMPsatellite allemand de 2000 consacrée au même domaine de recherche
- Programme Living Planet
