27 Novembre 2018

Au revoir A-Train, bonjour C-Train !

C'est l'histoire d'un vieux couple CALIPSO et CloudSat, 2 satellites lancés simultanément en avril 2006 pour caractériser le profil des nuages. Le premier, fruit d'une coopération CNES/NASA, utilise un LIDAR alors que le second, américain, le fait au moyen d'un radar. Ces deux mesures sont très complémentaires pour permettre notamment de mieux comprendre comment les nuages et les aérosols agissent sur le climat.

Dans les semaines qui ont suivi leur lancement, les 2 satellites ont rejoint "l'Afternoon-Train", ou A-Train, pour s'associer à un ensemble de satellites volant de façon coordonnée à 700km d'altitude environ et contribuant chacun à cette même thématique scientifique.

Premier accroc dans le couple en 2011, quand CloudSat doit être sorti de l'A-Train en raison de problèmes techniques sur ses batteries. Une première séparation de courte durée, car, grâce à l'ingéniosité des équipes de CloudSat, des solutions de contournement sont trouvées (mise en sommeil du satellite à chaque éclipse), ce qui permet une ré-insertion de CloudSat dans l'A-Train début 2012. Les mesures combinées CALIPSO/CloudSat reprennent.

Mais début 2018, nouvelle séparation ! Suite à des problèmes techniques sur une roue à réaction, CloudSat est contraint de sortir à nouveau de l'A-Train, cette fois définitivement. S'en suivent de longues discussions sur l'avenir de CALIPSO : que faire ? Rester dans l'A-Train mais perdre la synergie avec CloudSat ? En sortir pour rejoindre CloudSat sur une autre orbite ? Laquelle ? Tout cela dans un contexte où CALIPSO n'aura bientôt plus d'ergols pour manœuvrer … Finalement, la décision est prise en juin 2018 : CALIPSO rejoindra CloudSat pour reconstituer un nouveau train, que l'on baptisera "C-Train" et qui sera positionné environ 16km sous l'A-Train.

Un plan de reconfiguration orbital est conçu conjointement par les équipes franco-américaines de CALIPSO et de CloudSat, avec des manœuvres d'orbite s'étalant de juillet à octobre 2018. Les deux dernières semaines sont les plus critiques, dans la mesure où il s'agira d'arrêter la dérive relative des deux plans orbitaux. Arrêt de dérive qu'il ne faut pas rater sous peine de voir les 2 plans s'écarter à jamais (pas suffisamment d'ergol pour les faire se rapprocher à nouveau). Décision prise et stratégie définie, le plus dur était fait. Le plus dur, vraiment ?

CALIPSO réalise alors plusieurs manœuvres, pour sortir en toute sécurité de l'A-Train, descendre sur sa nouvelle altitude puis corriger l'inclinaison de son orbite afin de la rendre quasiment héliosynchrone. Si les premières manœuvres se déroulent bien, celle du 17 octobre est interrompue par le logiciel de vol en raison d'une anomalie du système de propulsion. Les premières investigations amenant à suspendre toute nouvelle manœuvre pour CALIPSO, il est nécessaire d'adapter en urgence la stratégie de manœuvres de CloudSat (l'anomalie étant -bien sûr- intervenue pendant la phase critique). Grâce à la réactivité et l'excellent esprit de coopération entre des équipes du CNES et de la NASA, un nouveau plan de manœuvre est défini pour CloudSat et mis en œuvre dans la foulée (non sans quelques ultimes sueurs froides : des surveillances électriques ayant déclenché lors des premières poussées, nous avons frôlé un passage en survie du satellite qui aurait compromis les manœuvres suivantes).

Tout est bien qui finit bien, le "vieux" couple est de nouveau réuni. Cette reconfiguration orbitale n'aura donc pas été faite sans quelques surprises de dernières minutes, mais c'est le prix à payer lorsque l'on opère des satellites très largement au-delà de la durée de vie pour laquelle ils ont été conçus. Le dialogue de confiance que l'on entretient avec la NASA, ainsi qu'avec les scientifiques de la mission aura rendu possible cette nouvelle lune de miel entre CALIPSO et CloudSat. Nous espérons qu'elle durera encore longtemps pour poursuivre la moisson de résultats scientifiques (déjà plus de 2000 publications citent des données CALIPSO). Celle-ci s'annonce prometteuse, comme en attestent les premières mesures réalisées conjointement par CALIPSO et CloudSat sur ce nouveau "C-Train" lors du survol de l'œil du typhon Yutu le 31 octobre 2018.

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