Mesures physiques
La mission Goce
Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer
La mission GOCE est une mission de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) faisant partie du programme d’exploration de la Terre (Earth Explorer Program).
Le but de cette mission est de fournir un modèle unique du champ de gravité terrestre et du géoïde à une échelle globale, avec une très haute résolution spatiale et une très grande précision.
Ses objectifs sont donc les suivants :
- Déterminer un modèle de champ de gravité à 2 mGal près (2. 10-5 ms-2).
- Déterminer le géoïde au centimètre près.
- Effectuer ces mesures avec une résolution spatiale de l’ordre de 100 km.
La mission combine la localisation précise du satellite sur son orbite basse d’environ 250 Km à l’aide des systèmes GPS et GLONASS et, pour la première fois en orbite, d’une technique de gradiométrie gravitationnelle.
La gradiométrie gravitationnelle par satellite est la mesure des différences d'accélération, selon les trois directions, entre les masses d'épreuve d'un ensemble d'accéléromètres situé dans le satellite.
Le signal mesuré est la différence des accélérations gravitationnelles des masses d’épreuve placées dans le satellite. Les accélérations d'origine non gravitationnelles (par exemple celles dues au frottement de l'air) influencent les accéléromètres de la même manière et n'affectent donc pas la mesure de la différence d'accélération. Par contre les mouvements de rotation du satellite influencent la mesure des différences d'accélération. Les accélérations issues de ces mouvements peuvent être séparées du signal gravitationnel en séparant les parties symétriques et antisymétriques du tenseur gradient de gravité dont les composantes sont mesurées.
Dans le satellite GOCE, la charge utile est donc un gradiomètre triaxial constitué de trois paires d'accéléromètres électrostatiques de l’Onera, dont les performances sont 50 fois supérieures à ceux de la mission Grace. Ces accéléromètres, disposés par paires dans chaque direction, permettent de déterminer le gradient de gravité dans chaque direction en mesurant l’écart de mesure au sein de chaque paire.
Elément sensible de l’accéléromètre (hors de son boîtier). La masse d’épreuve est enfermée dans cage en ULE doré, fixée sur la semelle interface.
Vue du capteur accélérométrique après intégration du coeur sensible dans son boîtier. La pompe ionique est utilisée en continu pendant les tests au Sol.
Dans cette mission, le rôle des accéléromètres est double : ils contribuent non seulement à l’objectif scientifique de la mission - mesurer le champ de gravité - mais également aux conditions opérationnelles du satellite en pilotant le système de compensation de traînée à partir de la mesure des accélérations linéaires du satellite.
Le satellite GOCE a été lancé avec succès le 17 mars 2009, et les accéléromètres fonctionnent nominalement depuis le 6 avril 2009.
Les performances des accéléromètres de la mission GOCE sont les suivantes :
- Résolution : 2•10-12 ms-2 /Hz1/2
- Etendue de mesure : 6•10-6 ms-2
- Bande passante : [5•10-3; 10-1 ] Hz
