Geostationary Operational Environmental Satellite

La série Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) forme les principaux satellites météorologiques qu'a à sa disposition le National Weather Service (NWS), le service météorologique national des États-Unis. L'imagerie et les données provenant de GOES procurent un flux continu et fiable d'informations utilisées pour la prévision météorologique (prévision par les métérologistes et prévision numérique du temps) et la recherche.

Depuis le premier satellite géostationnaire lancé par la Nasa, le SMS-1 en 1974, des améliorations continues ont produit les appareils fiables de la série GOES. Ils sont lancés avec une lettre dans leur indicatif (ex. GOES-A) et si la mise en orbite est un succès, la lettre est remplacée par un chiffre (GOES-A est devenu GOES-1). Ainsi les satellites en orbite sont nommés par une suite continue ignorant les satellites avortés (ex. GOES-G fut détruit au lancement et ne reçut jamais de chiffre).

Boeing est le manufacturier des GOES D à H et N à P alors que Space Systems/Loral avait les contrats pour A à C et I à M. La Nasa est en charge de l'achat, de la supervision des plans et des échéanciers, mais une fois les satellites en orbite, la gestion des opérations revient à la NOAA. Douze contrats d'études pour la prochaine génération débutant à GOES-R ont été annoncés en octobre 2003.

Voici la liste chronologique :

Les cinq GOES opérationnels ont pour mission :

• Grâce à une antenne de 9 mètres, la base américaine de recherche en Antarctique peut rejoindre les États-Unis, via GOES-3, environ cinq heures par jours à un taux maximal de 2 048 Mb/s.
• Dans le cadre d'un accord multi-national, après les problèmes de lancement de MTSAT-1, le remplaçant du satellite GMS-5, GOES-9 a été prêté au Japon, pour couvrir le centre de l'océan Pacifique.
• GOES-10 est GOES-Ouest couvrant l'est de l'océan Pacifique.
• GOES-12 est GOES-Est, orbitant au-dessus de l'Amazone et couvrant le reste des Amériques et d'une partie de l'océan Atlantique.
• GOES-13 est fonctionnel mais en remisage. Il devait remplacer GOES-10 dans un avenir rapproché mais un problème avec GOES-12, en date du 5 décembre 2007, pourrait changer ces plans

Les GOES sont placés en orbite géostationnaire à 35 790 km de la surface de la Terre. Ils sont stationnés au-dessus d'un point particulier afin de couvrir en continu la même portion du globe 24 heures par jour. La série a connu plusieurs générations, la présente génération a commencé par GOES-I.

Ces satellites sont stabilisés et regardent la Terre en continu grâce à un système de gyroscopes à trois axes. La mission principale de ces satellites étant la météorologie, ils transportent deux types de capteurs :

• un radiomètre imageur qui peut capter plusieurs longueurs d'onde du spectre électromagnétique dans le visible et l'infrarouge,
• un sondeur qui effectue à distance un sondage aérologique de l'atmosphère terrestre pour en tirer la structure de température et d'humidité.

Ces capteurs prennent un certain temps pour acquérir les données sur la partie du globe qu'ils regardent. Chaque partie en est sondée selon la résolution des instruments qui est actuellement de 1 km² sous le point satellitaire et diminue en allant vers les bords du disque terrestre à cause de l'angle de visée.

Actuellement, les GOES émettent une série d'images toutes les 15 minutes mais en limitant la zone couverte, la fréquence peut être augmentée pour atteindre une série toutes les 7 minutes et demi. Lorsqu'un ouragan ou une tornade frappe l'Amérique du Nord, c'est cette fréquence qui est requise, ce qui oblige à limiter la fenêtre de données au sud du Canada, aux États-Unis et aux Antilles, la majorité de l'Amérique du Sud n'étant plus couverte que toutes les trois heures. Comme cette situation se produit 40 % du temps durant la saison des ouragans et des tornades, le GOES-10 va être repositionné au-dessus de l'Amazone en octobre 2006 pour y remédier, à condition que GOES-N fonctionne normalement pour prendre sa place.

Certains instruments secondaires font partis de l'appareil. On note le système de collection de données, le système de transmission et le système de surveillance des conditions d'opérations. Ce dernier suit les fonctions vitales du satellite grâce à un magnétomètre, un détecteur de rayons X, un détecteur de protons énergétiques et un détecteur de particules Alpha. Finalement, les GOES ont deux localisateurs de balises de détresse utilisé par la recherche et sauvetage du centre de sauvetage de l'US Air Force.

Les données visibles et infrarouges provenant des satellites GOES sont interprétées par les météorologistes pour repérer les systèmes météorologiques et la structure de l'atmosphère. En temps réel, ils peuvent suivre à court terme l'évolution de dépressions, ouragans, orages et envoyer des avertissements ou alertes. Grâce aux données de température, vents et humidité venant des GOES, et qui sont injectées dans les modèles numériques de prévision, des cartes d'évolution de ces systèmes sont produites. Elles servent aux météorologistes dans la prévision à plus long terme.

En mode recherche, les données accumulées sur des événements marquants comme l'ouragan Hugo (1989) et les tornades du Middle West américain, peuvent conduire à une amélioration des techniques de prévision et des modèles.

La série GOES-R n'en est qu'à la phase de discussion et voici certains instruments qui pourraient s'y retrouver :

• un imageur plus performant
• des radiomètres à plus grand nombre de canaux : 16 au lieu de 5
• une résolution plus fine : 0,5 km pour le visible et 2 km pour l'infra-rouge
• fréquence des données : 5 minutes
• disparition des temps où le satellite n'est pas disponible à cause d'une perte de courant, lorsque la Terre éclipse le Soleil,
• amélioration de la détection de foudre (+ 90 %)
• une série de capteurs spéciaux pour : les particules provenant de la magnétosphère, les ions à haute énergie, les protons solaires et galactique
• une série de capteurs pour le Soleil : rayons X, gamma (γ) et ultraviolet.