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Le satellite Swot et les instruments qu’il embarquera. © Cnes, D. Ducros
Le satellite SwotSwot est une mission d'altimétriealtimétrie spatiale du Cnes et de la Nasa qui sera construit par Thales Alenia Space. Il sera mis en orbite en 2020 par un lanceur fourni par l'agence spatiale américaine : soit l'Antares d'Orbital Sciences, le Falcon 9 de SpaceXSpaceX ou l'Atlas V d'Ula.
Cette mission qui s'inscrit dans la continuité de Jason-1-2-3, est destinée à l'étude de la topographie des océans et des eaux de surface continentales, lacs et cours d'eau, le débitdébit des rivières et de déterminer de façon à la fois très fine et très précise le niveau des océans. Swot donnera également accès à la compréhension des mécanismes dits mésoéchelles (tourbillonstourbillons de quelques dizaines de km) et à l'étude de la circulation côtière qui est indétectable avec des systèmes d'altimétrie classiques.
Pour cette mission, Thales Alenia Space développera une plate-forme de nouvelle génération qui permettra, pour la première fois, une rentrée contrôlée dans l'atmosphèreatmosphère du satellite en fin de vie conformément à la Loi relative aux opérations spatiales (Los). En effet, compte tenu de la masse du satellite, certains de ses éléments sont susceptibles de ne pas se détruire dans l'atmosphère si il devait effecteur une rentrée naturelle. Notez que pour cette manœuvre, Swot utilisera 85 % des ergolsergols qu'il embarque.
Vue qui illustre la différence de couverture des deux types de systèmes altimétriques. © Cnes
D'une masse au lancement de deux tonnes, Swot sera positionné sur une orbite répétitive à 21 jours, non héliosynchronehéliosynchrone à 890 km d'altitude, inclinée à 77,6° ; la même que celle des satellites JasonJason pour assurer les intercomparaisons métrologiques indispensables à la continuité et à la pérennité des mesures comme le niveau moyen des mers.
Deux instruments innovants
La charge comprend deux instruments nommés KaRIn et NadirNadir. L'instrument KaRIn (Ka-band Radar INterferometer, radar interféromètreinterféromètre en bande Ka), fabriqué par le JPLJPL, comporte deux antennes SAR en bande Ka positionnées avec précision tout en étant éloignées de 10 mètres l'une de l'autre. Elles offrent une observation bidimensionnelle de 120 km de large, avec une résolutionrésolution horizontale de l'ordre de 50-100 m, programmable de part et d'autre de la trace. Elles assurent ainsi une couverture des lacs, des rivières, réservoirs et océans de la Terre à raison de deux fois tous les 21 jours. Thales Alenia Space propose également la fourniture du RFU (Radio Frequency Unit), qui est au cœur de cet instrument.
Le module Nadir est, quant à lui, constitué des mêmes instruments que ceux des satellites Jason parmi lesquels l'altimètre à double fréquencefréquence Poseidon fabriqué par Thales Alenia Space. Par ailleurs, le module Nadir embarque le système Doris -- fabriqué par Thales -- pour l'orbitographieorbitographie de précision, ainsi qu'un radiomètreradiomètre micro-onde AMRAMR (Advanced Microwave Radiometer), la charge utile de localisation GPSP et un ensemble de réflecteurs laserslasers LRA (Laser Retro-reflector Array) réalisés par le JPL.
Mesures hydrologiques et océanographiques
À la différence des précédents altimètres spatiaux, Swot se différencie par l'emport d'un radar interféromètre en bande Ka dont les deux antennes et les deux voies de traitement donnent accès à la mesure interférométrique. Mesures impossibles à réaliser par des instruments SAR classiques à bord des satellites Sentinel 1 et Radarsat par exemple. En altimétrie classique, la hauteur est calculée en observant simplement le temps de propagation de l'onde radar alors qu'en interférométrieinterférométrie radar, on mesure une différence de phase (par triangulationtriangulation) grâce à l'utilisation de deux antennes espacées (d'où les contraintes de stabilité extrêmes de l'ordre de 1 micromètremicromètre à 5 mètres).
De plus, alors que l'altimétrie classique fournit des données ponctuelles le long de profils espacés de plusieurs centaines de kilométriques, l'altimétrie interférométrique fournit, elle, une image bidimensionnelle. Sa résolution horizontale est également fortement améliorée, de l'ordre de 50 mètres pour les produits hydrologiques, et de un kilomètre pour les produits océaniques traités à bord.
L'interférométrie permet de s'affranchir des problèmes de l'altimétrie conventionnelle sur les surfaces continentales, à savoir les problèmes de réflexions parasitesparasites dues aux sols secs, à la végétation et au relief. Alors que les altimètres classiques détectent très mal les eaux continentales, Swot aura la capacité de cartographier et mesurer 65 % des surfaces d'eau douceeau douce dans le monde.
