Mercredi, les satellites jumeaux Grace Follow On (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On), conçus et réalisés par Airbus, ont été lancés avec succès depuis la base aérienne militaire de Vandenberg, en Californie (États-Unis), à bord d'un lanceur Falcon 9, de SpaceXSpaceX. Ces deux satellites prendront le relais de la mission Grace précédente (2002-2017). Il s'agit d'un partenariat entre les États-Unis et l'Allemagne. Les deux appareils évolueront à 490 kilomètres d'altitude, sur une orbite polaire basse coplanaire. Ils seront espacés de 220 kilomètres.

L'intérêt de la mission réside dans la mesure extrêmement précise de la distance séparant les deux satellites. De cette mesure, dépend le succès de la mission. La séparationséparation sera surveillée attentivement pour révéler les fluctuations liées aux changements du champ gravitationnel local de la Terre.

Les mesures de ces deux satellites fourniront des informations dynamiques très précises sur le champ de gravité terrestre, et donc sur la répartition des masses et sur leur évolution dans l'espace et le temps. Elles serviront à créer des modèles mondiaux à haute résolutionrésolution du champ gravitationnel de la Terre. Les données ainsi acquises permettront de générer tous les mois des cartes des fluctuations du champ gravitationnel de la Terre, à travers l'observation des mouvements de l'eau, de la glace et des terres émergées. Ces cartes du champ gravitationnel terrestre seront utiles à de nombreux domaines de la climatologieclimatologie et de l'environnement.

Les deux satellites Grace Follow On ont été préparés en vue de leur installation dans le lanceur Falcon 9. © Airbus, Nasa

Utilisation des données

À partir de ces cartes des mouvements de l'eau liquide, de la glace et des terres émergées, il sera possible d'extraire des données utiles, par exemple pour : 

• une meilleure connaissance des eaux souterraines et de surface ;
• la surveillance du niveau de la mer ;
• la quantificationquantification de la fonte des glaces aux pôles ;
• le suivi des conséquences du changement climatiquechangement climatique.

Chaque satellite fournit quotidiennement jusqu'à 200 profils de la répartition thermique et de la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphèreatmosphère et de l'ionosphèreionosphère afin de faciliter les prévisions météorologiquesprévisions météorologiques.

Une mission qui prépare eLisa

La mesure de la distance entre les deux satellites Grace Follow On sera obtenue grâce à un instrument à micro-ondes construit par le Jet Propulsion LaboratoryJet Propulsion Laboratory (JPL) de la NasaNasa, qui gère la mission. Concrètement, les satellites mesureront en permanence, et avec une précision de l'ordre de quelques micronsmicrons, la distance qui les sépare. Simultanément, un accéléromètreaccéléromètre très précis, construit par l'Onera, déterminera l'effet de forces non gravitationnelles, telles que la traînée atmosphérique et les radiations solaires. À cela s'ajoute que les deux satellites sont également équipés d'un nouvel interféromètreinterféromètre laserlaser de télédétection entre satellites de test.

C'est la première fois qu'il sera possible d'utiliser des lasers pour mesurer les positions relatives de deux satellites, l'un par rapport à l'autre. Ce système de télémétrietélémétrie laser sera similaire à celui qui sera utilisé lors de la mission eLisa, de l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA). La mission eLisa, à trois satellites, a pour but de créer un interféromètre formant un triangle d'un million de kilomètres de côté, les trois appareils échangeant entre eux des faisceaux laser afin de détecter des ondes gravitationnellesondes gravitationnelles dans une bande de fréquencesbande de fréquences inaccessible aux détecteurs sur Terre. D'où l'importance que les tests de Grace Follow On réussissent.

Astrium construira deux satellites pour Grace Follow On

Article de Rémy DecourtRémy Decourt publié le 12/12/2012

La Nasa a sélectionné Astrium pour construire les deux satellites jumeaux de la mission Grace Follow On d'étude du champ gravitationnel de la Terre.

Le partenariat engagé il y a plus de 10 ans entre la Nasa et Astrium autour de la mission Grace se poursuit. Le Jet Propulsion Laboratory de la Nasa (JPL) vient de confier à Astrium la constructionconstruction des deux satellites jumeaux de la mission Grace Follow On d'étude du champ gravitationnel de la Terre. Ils assureront la continuité des données actuellement fournies par les deux satellites Grace, également construits par Astrium. Lancés en 2002, ils accomplissent leur mission depuis 10 ans, soit le double de leur duréedurée de service initialement prévue.

Pour cette mission, les accéléromètres des satellites seront également européens. Utilisés pour mesurer les accélérations à partir des mouvements d'un corps en lévitation dans un champ électrostatiqueélectrostatique, ils seront fournis par l'Onera et Steel Électronique. Ce choix d'industriels européens peut surprendre pour un programme financé par le contribuable américain, mais l'Onera est le leader mondial dans ce domaine. On lui doit notamment les accéléromètres des missions Grace et GoceGoce. L'Onera fournira aussi ceux de la mission MicroscopeMicroscope de test du principe d'équivalence.

Une meilleure compréhension du climat avec Grace Follow On 

Ces satellites seront lancés en 2017 et placés en orbite polaire à près de 500 km d'altitude. Ils se suivront à une distance de 220 km, comme leurs prédécesseurs. Ils détermineront constamment, et de façon extrêmement précise, la distance qui les sépare l'un de l'autre et qui varie en permanence sous l'influence de la gravitégravité terrestre. Ainsi, à la différence de la mission Goce de l'ESA, qui mesure la partie statique (ou moyenne) du champ de gravité de façon à obtenir le géoïde, les données recueillies par les nouveaux satellites permettront de mesurer en continu les fluctuations du champ gravitationnel de notre planète.

Autrement dit, si Goce permet d'obtenir des mesures précises de la circulation océanique, des changements du niveau marin et de la dynamique des glaces, celles fournies par les missions Grace et Grace Follow On sont utiles pour une meilleure compréhension des évolutions climatiques actuelles et assurer une surveillance continue et globale des ressources hydriques.