Mots clés : géostationnaire, météorologie, imagerie satellitaire, orbite polaire

Imagerie par satellite - Généralités sur les satellites

Vincent Daniel

ENS-Lyon.

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

12/05/2003

Résumé

Présentation rapide des différents types de satellites en orbite autour de la Terre.


Les satellites géostationnaires

Généralités

Les satellites qui se déplacent en même temps que la Terre et qui sont donc fixes par rapport à un point de la surface sont dit géostationnaires. Ils sont situés à 35 800 km d'altitude au-dessus de l'Équateur. Les images satellites que nous voyons dans les bulletins météo de la télévision française sont celles fournies par les satellites géostationnaires de l'Organisation européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques (EUMETSAT). Cette organisation regroupe 17 pays européens. Ces satellites portent le nom générique METEOSAT. Le dernier satellite de cette famille, METEOSAT-7, a été lancé le 2 Septembre 1997.

Puisqu'un satellite géostationnaire n'est pas situé à une distance infinie de la Terre, il ne voit pas la totalité du disque terrestre.

L'angle x représenté sur la figure suivante est égal à 8,6 degrés, si bien que le disque Météosat est un disque de rayon R de 6 270 km contre un rayon terrestre RT de 6 340 km.

En réalité, le disque Météosat utilisable a un rayon plus faible que ce rayon théorique car il est très difficile de « redresser » les données à haute latitude.

Une image satellite du disque Météosat ne se fait pas en « une seule prise » puisque le satellite analyse la surface de la Terre par petits carrés de 2,5 km de côté dont l'information est retransmise sur l'image satellite par la valeur d'un pixel. Une image satellite est ainsi formée de 500 lignes de 2500 pixels chacune pour la résolution la plus élevée. Le balayage du disque s'effectue ligne par ligne d'Est en Ouest en commençant par le pôle Sud. Le balayage zonal (Est-Ouest) est rendu possible grâce à la vitesse de rotation propre du satellite. Pour changer de ligne, un moteur déplace légèrement le radiomètre (l'appareil de mesure).

Les différents satellites géostationnaires

Puisqu'un satellite géostationnaire est à la verticale d'un point, les satellites Méteosat qui observent l'Europe sont positionnés à l'intersection entre le méridien de Greenwich (Méridien de longitude 0°) et l'équateur. Bien sûr, les Américains ont leur propres satellites qui sont placés au-dessus de leur continent (135°W). Il en est de même des Russes, des Japonais et des Chinois.

Voici quelques-uns des satellites opérationnels en 1999.

Figure 1. Météosat 7

Météosat 7

Météosat 7 est sur le Méridien de Greenwich.



Figure 3. Les satellites américain GOES

Les satellites américain GOES

La dernière version est GOES 10.


Figure 4. Ce que voit GOES-EAST

Ce que voit GOES-EAST

Figure 5. Ce que voit GOES-WEST

Ce que voit GOES-WEST

Figure 6. Les satellites japonais GMS

Les satellites japonais GMS

La dernière version est GMS 5.


Figure 7. Ce que voit GMS

Ce que voit GMS

Figure 8. Météosat 5

Météosat 5

L'ancien satellite européen Météosat 5, déplacé pour terminer sa carrière au-dessus de l'Inde et participer à la campagne internationale INDOEX( The Indian Ocean Experiment ). Il n'a de toutes façons, plus assez de carburant pour revenir au-dessus de l'Europe.



Pour suivre en direct les orbites de ces satellites, allez sur le Geostationary Satellite Server .

Les satellites polaires

Les satellites polaires ne sont pas des satellites géostationnaires. Ce sont des satellites qui observent la Terre a seulement 850 km d'altitude. Ils permettent une meilleure résolution et surtout l'observation des régions qui ne sont pas couvertes par les satellites géostationnaires.


Figure 11. Couverture satellitaire de la surface de la Terre

Couverture satellitaire de la surface de la Terre

En jaune figurent les limites des disques des 6 satellites géostationnaires couvrant le globe. On peut voir que le Pôle n'est bien sur pas couvert. En rouge est représentée la trajectoire d'un satellite polaire et on a aussi représenté la bande observée (gris clair) large d'environ 3 000 km.


Figure 12. Orbites que réalise un satellite en orbite polaire durant une journée

Orbites que réalise un satellite en orbite polaire durant une journée

Un satellite en orbite polaire réalise 14 orbites en 24 heures, chacune d'entre elles a une période proche de 100 minutes.


Figure 13. Les satellites météorologiques NOAA

Les satellites météorologiques NOAA

Les satellites météorologiques polaires sont américains et portent le nom générique NOAA. Ils permettent de distinguer des détails de l'ordre de 2 km. Pour avoir davantage d'informations sur ces satellites allez sur le site de l' Office of Satellite Operations de la NOAA.


Mots clés : géostationnaire, météorologie, imagerie satellitaire, orbite polaire