Les deux satellites de la mission Grace* « tournent » depuis 15 ans. A leur bord, les deux indispensables accéléromètres de l'ONERA (un par satellite) fonctionnent sans incident depuis le début de la mission.
Les résultats de la mission environnementale Grace* sont tellement probants qu’elle sera renouvelée dès l’année prochaine avec sa réplique quasi-conforme Grace Follow On. Grace FO sera mise en orbite pour prendre la relève de Grace, arrivée en fin de vie. Avec à bord de nouveaux accéléromètres ONERA, similaires aux précédents. On ne change pas une équipe qui gagne !
Représentation des valeurs locales de la gravité à la surface du globe
à partir des mesures de Grace (image NASA/JPL)
Les mesures de la mission Grace fournissent des informations dynamiques très précises sur le champ de gravité terrestre, et donc sur la répartition des masses et leur évolution dans l’espace et le temps. Les retombées environnementales sont nombreuses : meilleure connaissance des eaux souterraines et de surface, surveillance du niveau de la mer, quantification de la fonte des glaces aux pôles, suivi des conséquences du changement climatique, etc.
Principe de Grace : deux satellites identiques se suivent selon une orbite de 500 km. Entre eux, une distance de quelque 220 km. Ces satellites sont reliés par une liaison micro-onde qui permet de mesurer leur écart très précisément – quelques microns. Chaque satellite est soumis à la gravité terrestre, dépendant de la quantité de masse terrestre à sa verticale. Une quantité de masse plus importante a pour effet d’accélérer le satellite – « il tombe plus vite ». Inversement, une masse au sol moindre ralentit le satellite. Les variations d’écart entre les deux satellites trahissent des écarts de gravité à la surface du globe. De multiples passages du couple de satellites donnent accès aux mouvements des masses, à différentes échelles de temps.
Les deux satellites de Grace reliés par leur lien radio (image NASA/JPL)
Rôle des accéléromètres ONERA : les accéléromètres Super Star fournis par les ingénieurs de l’ONERA au JPL permettent de mesurer la traînée résiduelle des satellites (ie le freinage dû à l’atmosphère résiduelle qui subsiste en orbite basse). La connaissance de cette traînée parasite est la garantie de la précision des mesures gravimétriques de Grace.
Bruno Christophe et Bernard Foulon, respectivement chef de projet
et expert instrument pour les accéléromètres de la prochaine mission Grace FO
Ces instruments ont été livrés au JPL* pour Grace en 2001. Le JPL a commandé en 2012 de nouveaux instruments pour un montant total de contrat qui avoisine les 11M€. Les deux modèles de vol ont été intégrés sur les satellites qui sont en cours de test par Airbus Allemagne, qui réalise les satellites. Le dernier modèle de rechange doit être livré d’ici le lancement SpaceX, qui devrait avoir lieu entre décembre 2017 et février 2018, en passager d'un lancement Iridium.
Ces 15 ans de vol de la mission Grace - et son prolongement Grace Follow On – sont l’occasion de souligner la confiance de la NASA dans les accéléromètres ultra-sensibles de l’ONERA.
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*Grace – Gravity Recovery and Climate Experiment – est une mission spatiale environnementale, collaboration de la NASA et du DLR*
*JPL : Jet Propulsion Laboratory, centre de recherche NASA/Université Caltech
* DLR : agence spatiale allemande
