Gravity Recovery and Climate Experiment - Définition

Les constructeurs des satellites GRACE

Les satellites sont construits par Astrium Allemagne et utilisent sa plateforme "Flexbus" Les systèmes à fréquence micro-ondes et les algorithmes de controle et de détermination de l'orientation sont fournis par Space Systems/Loral. La caméra utilisée pour le capteur d'étoiles est fourni par l'université technique du Danemark. L'ordinateur et le récepteur GPS de haute précision sont fournis par le JPL à Pasadena. L'accéléromètre de haute précision utilisé pour isoler les effets de l'atmosphère et du vent solaire des variations gravitationnelles est fourni par le ONERA.

Mode de fonctionnement

GRACE est la première mission dans l'histoire du vol spatial à ne pas utiliser les ondes électromagnétiques transmises depuis la surface de la Terre et/ou de l'atmosphère pour effectuer ses mesures. GRACE utilise à la place un système de mesure de distance reposant sur des émissions micro-ondes qui mesure les variations de vitesse et de distance entre deux satellites identiques volant sur la même orbite polaire à une distance de 220 km l'un de l'autre et à 500 km au-dessus du sol terrestre. Le système de mesure est si sensible qu'il peut détecter des changements de distance de 10 microns soit un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain sur une distance totale de 220 microns.

Lorsque les deux satellites GRACE effectuent leurs 16 révolutions quotidiennes autour de la Terre, leur trajectoire est perturbée par les variations du champ gravitationnel terrestre. Lorsque le premier satellite passe au-dessus d'une région ou la gravité est un petit peu plus importante, le satellite est attiré par l'anomalie du champ de gravité et la distance avec le satellite qui le suit est modifiée. Après avoir franchi l'anomalie, le premier satellite reprend sa vitesse normale tandis que les paramètres de la trajectoire du deuxième satellite sont à leur tour affectés.

En mesurant de manière continue les modifications de distance entre les deux satellites et en combinant ces informations avec la position des satellites fournie par des récepteurs GPS, les scientifiques peuvent reconstituer une carte détaillée du champ de gravité terrestre.

Les deux satellites (surnommés Tom et Jerry) maintiennent en permanence une liaison montante et descendante entre eux. La mesure de distance est effectuée en comparant le décalage de fréquence au niveau de cette liaison. Pour compléter ces données, les vaisseaux mesurent leur propres mouvements en utilisant des accéléromètres. Toutes ces informations sont envoyées aux stations au sol. Pour fournir des points de référence et maintenir l'orientation des vaisseaux, ceux-ci utilisent des capteurs d'étoile des magnétomètres et des récepteurs GPS. Les satellites GRACE ont étalement des réflecteurs laser qui permettent de mesurer la distance depuis la station au sol par laser.