Lancement du satellite d’observation Pléiades : une pléiade de satellites à bord de la seconde fusée Soyouz lancée depuis la Guyane

Moins de deux mois après le premier vol d’une fusée Soyouz en Guyane, un second lancement aura lieu dans la nuit du 16 au 17 décembre 2011, à 3h03 du matin en heure française, soit 23h03 en Guyane (ou au Chili) et 2h03 UTC. Le lanceur Soyouz emporte cette fois 6 satellites : le satellite à très haute résolution Pléiades du CNES, le satellite chilien d’observation de la Terre SSOT (« Sistema Satelital para la Observación de la Tierra ») et les quatre satellites du programme ELISA de la DGA (Délégation Générale de l’Armement).

Ce vol important est également une double-première : à ma connaissance, c’est la première fois que deux satellites d’observation de la Terre différents sont lancés simultanément. C’est aussi la première fois qu’une fusée emporte six satellites construits par Astrium.

Alors que le CNES célèbre actuellement ses cinquante ans, ce lancement est également très symbolique : sa date est à quelques jours près la date anniversaire de la loi n° 61-1382 du 19 décembre 1961 portant création du CNES. C'est également fin décembre, le 24 décembre 1979, qu'avait eu un autre événement important pour le spatial français : le premier lancement d'une fusée Ariane 1 depuis le CSG à Kourou.

Pléiades, SSOT et les quatre satellites ELISA en cours d’installation sous la coiffe du lanceur Soyouz
au Centre Spatial Guyanais. On reconnaît la forme hexagonale de pléiades en partie supérieure,
au-dessus du module ASAP-S abritant SSOT. On voit deux des quatre satellites ELISA installés sur les
plateaux en périphérie. Au-dessous, l’étage Fregat de la fusée soyouz. Crédit image Arianespace

Deux yeux et quatre oreilles : cela met l’eau à la bouche pour un lancement très attendu

Quelques explications sur les six passagers de Soyouz…

Le satellite Pléiades 1 est certainement le passager le plus précieux. Avec lui, la France rentre dans le club restreint des pays exploitant des satellites civils offrant une résolution inférieure au mètre.

Pléiades est un satellite d'imagerie optique à très haute résolution. Son capteur fournit des images de 70 centimètres de résolution sur une largeur de 20 kilomètres. Après traitement, les images sont ré-échantillonnées pour fournir des produits en couleurs à 50 centimètres de résolution avec une très grande précision de localisation (4 mètres sans points d’appui). A droite, simulation d’une image Pléiades du centre de la ville de Toulouse. Cette simulation est réalisée à partir d’images aériennes. Crédit image : CNES

En fait, La mission des satellites Pléiades (Pléiades 1 a un petit frère qui le rejoindra en orbite dans un an) est à la fois civile et militaire. On dit « mission duale ». Pléiades est complémentaire du satellite militaire Hélios 2, actuellement en exploitation.

Le ministère de la défense disposera sur Pléiades d'une priorité pour 50 images par jour. Le reste de la capacité disponible sera exploité par Astrium Services pour des clients commerciaux et institutionnels. La capacité totale est d’environ 500 images par jour et par satellite. A côté de la très haute résolution, Pléiades a une seconde caractéristique très importante : son agilité, qui lui permet de changer rapidement de direction de visée. Cette capacité, liée à l’utilisation de CMG (gyroscopes à contrôle de moment), est un atout important en particulier pour garantir une grande réactivité, par exemple pour acquérir rapidement une image en cas de catastrophes naturelles. L’agilité offre bien d’autres possibilités illustrées sur la figure suivante.

Exemples de configuration de prises de vue possibles grâce à l’agilité du satellite Pléiades.
Crédit image : Astrium GEO-Information Services.

Le satellite Pléiades pendant son intégration chez Astrium à Toulouse. Crédit image : CNES

SSOT, une orbite polaire pour un pays parallèle aux méridiens…

Un pays de 4300 kilomètres de longueur du Pérou au Cap Horn et 180 kilomètres de largeur moyenne : c'est bien adapté à une orbite polaire ! Le satellite chilien SSOT, « Sistema Satelital para la Observación de la Tierra », a été construit pour le gouvernement Chili. Malgré sa masse réduite, 130 kg à comparer aux 1000 kg de Pléiades, SSOT offre des performances étonnantes : 1,5 mètre de résolution en mode panchromatique et 6 mètres en mode multispectral. Construit sur la plate-forme Myriade, SSOT embarque un télescope construit intégralement en SIC (Silicon Carbide).

Les quatre satellites ELISA : une pléiade de myriades

ELISA est une coopération entre l'état-major des armées (EMA), la Direction Générale de l’Armement (DGA) et le CNES, destiné à démontrer les capacités de cartographie et de caractérisation des émetteurs radars et des systèmes d’armes à la surface du globe terrestre. Les données collectées et analysées permettront d’établir des « cartes des menaces » pour les pilotes de chasse (par exemple dans le cas d’interventions comme celle menée cette année en Lybie).

Dans le jargon du renseignement, il s’agit d’une mission d’ELINT (Electronic Intelligence ou renseignement électromagnétique en français). Il s’agit de détecter et de localiser des sources d’émission. A la differénce des mission COMINT (communination intelligence) qui s'intéressent au contenu des télécommunications...

Utilisant la plate-forme ELISA, les quatre satellites, pesant chacun 121 kilogrammes, sont construits par Astrium Satellites avec Thales Systèmes Aéroportés. Ils utilisent le vol en formation : la position respective des satelites est connue avec précision et permet par comparaison des signaux reçus de localiser les sources d’émission.

Dans la continuité de la mission ESSAIN, ELISA doit permettre la mise en service d'un système opérationnel, CERES, à l'horizon 2019.

Entre 4h00 et 6h30, route chargée et grande vitesse pour les sorties de boîte

6 satellites à mettre en orbite pour 3 missions différentes : c’est une mission complexe pour le second vol Soyouz à Kourou.

La performance demandée au lanceur pour ce vol est de 2 191 kg dont environ 1 400 kg pour les six satellites.

Les orbites visées sont circulaires, avec des altitudes de 695 km pour Pléiades, 700 km pour ELISA et 610 km pour SSOT. L’inclinaison est de 98 degrés. Il n'est pas inutile de rappeler que pour ces orbites polaires, l'effet de fronde lié à la rotation de la Terre n'intervient pas. C'est surtout pour les satellites géostationnaires que la proximité de l'équateur donne un atout essentiel au Centre Spatial Guyanais.

Le lancement est prévu à 3h03 (et 8 secondes…) heure de Paris. Il faudra attendre 6h30 et les premiers croissants pour avoir la confirmation de la séparation du satellite SSOT.

Le profil de lancement et la séquence des opérations sont illustrés sur la figure ci-dessous extraite du dossier de lancement publié par Arianespace.

Séquence de mise en orbite des satellies Pléiades, ELISA et SSOT.  Crédit image : Arianespace

Après le décollage du Centre Spatial Guyanais, le vol des trois étages inférieurs de Soyouz ne durera que 8 minutes et 47 secondes. Ensuite le troisième étage de lanceur se séparera du composite supérieur, lequel comprend l’étage supérieur Fregat, la structure ASAP-S et les satellites Pléiades 1, ELISA et SSOT.

Les trois étages inférieurs retomberont sur Terre. Fregat allumera une première fois son moteur qui fonctionnera pendant environ 4 minutes avant une phase balistique de 25 minutes.

Fregat allumera ensuite une deuxième fois son moteur pour une poussée de 4 minutes. La séparation du satellite Pléiades 1 aura lieu 55 minutes après le décollage suivie 4 minutes plus tard de la séparation simultanée des 4 satellites ELISA.

Enfin, pour mettre SSOT sur son orbite, le moteur de l’étage Fregat sera allumé encore deux fois, à T0 + 2h03 et à T0 + 3h08. Le satellite SSOT sera séparé 3 heures et 26 minutes après le décollage.

Des opérations en parallèle à l'équateur pour que tout soit d'équerre...

Trouver une chambre d'hôtel (Y a t il un hôtel Méridien à kourou ?) doit être un casse-tête en ce moment à Kourou, à 5°11 de latitude nord : 6 satellites lancés simultanément avec leurs équipes techniques, les invités et les VIP, les équipes russes responsables de Soyouz, cela fait du monde ! Encore plus de monde si on se souvient que depuis le 7 novembre, les équipes opérationnelles de la société Arianespace travaillent en parallèle sur les ensembles de Lancement Ariane, Soyouz et Vega dans le cadre de trois campagnes de lancement.

A côté du second lancement Soyouz VS 02, Les préparatifs sont en cours sur une fusée Ariane 5 qui doit mettre en orbite le cargo ATV Edoardo Amaldi en mars 2012.

A l'autre extrémité de la gamme, la campagne du premier lancement du lanceur léger Vega a démarré le 7 novembre par le transfert de l’étage P80 depuis le Bâtiment d’Intégration des Propulseurs (BIP) vers la Zone de Lancement Vega. A la fin du mois de janvier 2012, Vega doit mettra en orbite le satellite italien Lares et plusieurs microsatellites.

En savoir plus :

• Sur le site du CNES, la page de présentation du satellite Pléiades.
• Sur le site d'Astrium GEO-Information Services, la brochure de présentation des produits Pléaides.
  
• Sur le site d’Astrium GEO-Information Services, des produits de démonstration des images Pléaides (note : lisez-bien les conditions d’utilisation des ces images).
• Sur le site d’Astrium, une vidéo de présentation montrant en particulier les possibilités de prises de vue permises par l’agilité du satellite. Voir également sur youtube.

Suggestions d'utilisations pédagogiques en classe : une pléiade d'animations sur l'espace

Dans le cadre de la Novela, à l'occasion des 25 ans du lancement  du satellite Spot 1 et en prévision de la mise en orbite de Pléaides, Planète Sciences Midi-Pyrénées a développé une maquette pédagogique du satellite Pléaides. Ce projet a été co-financé par la ville de Toulouse, le CNES, la Cité de l'espace et Astrium.

La maquette pédagogiques Pléaides en cours d'intégration dans les locaux de
Planète Sciences Midi-Pyrénées à Ramonville Saint-Agne et à l'occasion de sa première présentation
à la Cité de l'espace de Toulouse pendant la Novela en octobre 2011. Crédit images : Gédéon

Le défi à relever était double : d'une part, réaliser une maquette à l'échelle 1/3 (1 mètre de hauteur environ extérieurement très fidèle au véritable satellite Pléaides lorsqu'elle est fermée et, d'autre part, permettre de proposer des ateliers pédagogiques "Contruis ton satellite" de nouvelle génération, en ouvrant les six panneaux. Tous les équipements de la maquette Pléaides sont fonctionnels : panneaux solaires et batterie, véritable télescope avec caméra, calculateur de bord, star trackers avec webcams, réseau de thermistances. L'objectif est de proposer aux jeunes une mise en situation réaliste similaire au travail en salle blanche, de faire comprendre l'architecture d'un satellite et de faire découvrir les différents phénomènes physiques liés au foncionnement des satellites.

Le travail sur les scénarios pédagoqgiques et les équipements interne se poursuit. Les premiers ateliers seront proposés aux établissements scolaires et aux centres de loisirs au printemps 2012.