CALIPSO - Définition

Introduction

Schéma de CALIPSO

CALIPSO en cours de préparation avant son lancement à Vandenberg

CALIPSO (Cloud Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations) est un satellite de télédétection de petite taille (635 kg) franco-américain (CNES et NASA) lancé en 2006. Ses instruments permettent d'étudier les impacts radiatifs des nuages et des aérosols. L'objectif est d'améliorer la modélisation de l'évolution du climat. CALIPSO fonctionne en tandem avec le satellite radar CloudSat au sein d'une constellation de satellites, l'A-Train, consacrée à l'observation des nuages, des aérosols et du cycle de l'eau. L'instrument principal de CALIPSO est un lidar qui permet de mesurer avec précision les caractéristiques des différents étages de l'atmosphère. La mission d'une durée initiale de 3 ans a été prolongée en 2009. Cette mission spatiale fait partie du programme Earth Observing System qui regroupe un ensemble de satellites de la NASA chargés de collecter des données sur de longues périodes sur la surface de la Terre, la biosphère, l'atmosphère terrestre et les océans de la Terre.

Contexte

La modélisation numérique des processus climatiques à l'échelle de la planète est nécessaire pour permettre une prédiction de l'évolution du climat qui constitue de nos jours un enjeu sociétal important. Pour que cette modélisation soit correcte il faut disposer d'une représentation exacte des processus en jeu au sein de l'atmosphère et des interactions entre l'atmosphère, l'océan et la biosphère. A l'époque de la conception de CALIPSO la source d'imprécision la plus importante est l'impact radiatif des nuages et des aérosols. Pour avoir une meilleure connaissance du bilan radiatif de la Terre il est nécessaire de mesurer le flux radiatif au sommet de l'atmosphère et au sol mais également à différentes hauteurs dans l'atmosphère.

Le satellite et ses instruments scientifiques

Calipso utilise la plateforme de mini-satellite Proteus développée par le CNES et Alcatel Space(devenu Thales Alenia Space) au Centre spatial de Cannes Mandelieu pour les satellites d'une masse d'environ 500 kg. Calipso pèse 635 kg et ses panneaux solaires déployables fournissent 560 W. Les télémesures permettant la surveillance du satellite et les télécommandes envoyées au satellite utilisent une liaison en bande S avec un débit de 4 kbit/s (liaison montante) et 727 kbit/s (liaison descendante). Les données recueillies par les instruments de mesure sont transmises aux stations au sol par une liaison en bande X de 80 Mbit/s. L'instrument principal de Calipso est CALIOP, un Lidar à rétrodiffusion et comportant deux canaux (532 nm et 1064 nm) équipé d'un télescope de 1 mètre de diamètre. Les deux autres instruments sont une caméra fonctionnant en lumière visible à ouverture grand champ et un radiomètre imageur infra-rouge à 3 canaux (IIR). La NASA a développé le lidar et la caméra tandis que le CNES a pris en charge le radiomètre fabriqué par la société Sodern. Les installations au sol (segment sol) comprennent les 3 composants principaux suivants :

• Le centre de mission scientifique de la mission est l'Atmospheric Sciences Data Center situé au Centre de recherche Langley de la NASA ; il stocke les donnéees scientifiques et les redistribue aux utilisateurs.
• Le Mission Operations Ground System également situé à Langley est chargé de la coordination globale de la mission (vol en formation du A-Train, surveillance et commande de la charge utile) et de la réception des données scientifiques.
• Le Satellite Operations Ground System (SOGS) au CNES à Toulouse contrôle le satellite et le fonctionnement de l'instrument IIR.