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EOLE (satellite)

EOLE Ă©tait un programme coopĂ©ratif de satellites scientifiques et ballon-sondes entre le CNES et la NASA, avec la participation de l'Argentine (CNIE). EOLE-Cas A Ă©tait ainsi un système qui a associĂ© un satellite mĂ©tĂ©orologique Ă  une flottille de ballon-sondes dĂ©rivants dans le courant-jet de l'hĂ©misphère sud (500 ballons - 12 000 mètres) de Ă  . Il est Ă  l'origine du système de localisation et collecte de donnĂ©es Argos.

Maquette Ă  l'Ă©chelle 1 de Eole

Objectifs scientifiques

Dans les années 1960 apparaissent les premiers satellites météorologiques américains avec la famille des TIROS. Ces satellites circulant sur une orbite polaire complètent les informations recueillies par les moyens traditionnels servant aux études et à la prévision météorologique. Avec les progrès de l'informatique, ils ouvrent la voie à la création de modèles mathématiques élaborés. Les chercheurs sont toutefois partagés sur l'importance relative de la télédétection par satellite et des mesures directes (in situ) dans l'atmosphère pour réaliser un modèle fiable. Ce débat débouche sur des propositions de systèmes utilisant des ballons-sondes dérivants dans l'atmosphère pendant des mois à différentes altitudes pour compléter les mesures des satellites à défilement.

Le projet Eole est issu de cette prĂ©occupation scientifique des mĂ©tĂ©orologues amĂ©ricains et français. Le projet associe une flottille de 500 ballons-sondes dĂ©rivant Ă  12 000 mètres d'altitude dans l'hĂ©misphère sud Ă  un satellite chargĂ© de les localiser et de recueillir leurs informations mĂ©tĂ©orologiques (pression et tempĂ©rature) transmises par un Ă©metteur radio. Des stations au sol complètent ce dispositif en collectant les donnĂ©es renvoyĂ©es par le satellite qui sont ensuite transmises Ă  un centre de traitement.

DĂ©roulement du projet

Schéma du satellite
Ballon et nacelle
Lancement de ballon

Un premier satellite PEOLE destinĂ© Ă  valider les techniques utilisĂ©es est dĂ©veloppĂ© par le CNES et lancĂ© le par une fusĂ©e Diamant depuis la base de Kourou. Le satellite opĂ©rationnel EOLE est dĂ©veloppĂ© par l'agence spatiale française et lancĂ© avec succès depuis Wallops Island le par une fusĂ©e Scout de la NASA . Fin aoĂ»t, les ballons et leurs nacelles sont lâchĂ©s Ă  raison d'une dizaine par jour depuis 3 sites en Argentine (Mendoza, NeuquĂ©n et UshuaĂŻa) spĂ©cialement Ă©quipĂ©s. Ces lancements s'achèvent en novembre. Les ballons Ă©tanches volent d'ouest en est Ă  200 hPa (12 000 mètres) et font le tour de la Terre en 8 jours seulement. Près de 500 ballons contribuent au programme scientifique et 300 ont des durĂ©es de vol supĂ©rieures Ă  200 jours. Le record de bon fonctionnement dĂ©passe largement un an pour une douzaine de ballons.

Une fois l'expérience avec les ballons météorologiques achevée, le satellite est utilisé jusqu'en 1973 pour une série de tests sur des balises préparant le futur programme opérationnel Argos. C'est notamment la localisation de voiliers (Pen Duick IV), de navires (Le France), de véhicules sur route, de bouées dérivantes, d'icebergs, etc.

Initialement prévu pour un fonctionnement de six mois, EOLE assure un service continu pendant plus de trois ans, jusqu'au , jour de sa fin d'activité[1].

Description technique

Sous de nombreux aspects technologiques le projet est novateur. Il montre la faisabilité et l'intérêt des systèmes de localisation des mobiles et de collecte de données à partir de balises.

Caractéristiques du satellite

Le satellite EOLE d'une masse de 83 kg circule sur une orbite basse de 903 x 878 km avec une inclinaison de 50°. Son antenne est orientĂ©e vers la Terre par une stabilisation Ă  gradient de gravitĂ©. L'Ă©quipement original est le dispositif de localisation des balises. Il est basĂ© sur la variation de frĂ©quence Doppler d'un signal d'oscillateur ultra-stable qui est Ă©mis par le satellite et renvoyĂ© par la balise en cohĂ©rence de phase. Cette mĂ©thode Interrogation- RĂ©ponse permet d'envoyer des ordres Ă  la balise. Avec six ou sept points de mesures successifs, quand le satellite passe en visibilitĂ© de la balise, la localisation est obtenue Ă  quelques centaines de mètres près. Le satellite a Ă©tĂ© lancĂ© de la Base de Wallops Island par une fusĂ©e Scout de la NASA.

Les ballons-sondes

Chaque ballon-sonde comporte une sphère Ă©tanche de 3,7 m de diamètre fait d'un matĂ©riau rĂ©sistant et peu extensible (Terphane). Le ballon est gonflĂ© Ă  l’hĂ©lium en lĂ©gère surpression. Il emporte une balise dont le poids est calculĂ© pour qu'il plafonne Ă  l'altitude souhaitĂ©e (200 hPa - 12 000 m). Les causes de destruction sont les fuites courantes dans ce matĂ©riau très fin et le givrage dans l'atmosphère.

Caractéristiques de la balise

Elle est formĂ©e d'une traĂ®ne de kg comprenant l'antenne, l'Ă©metteur-rĂ©cepteur (402 - 465 MHz), un gĂ©nĂ©rateur solaire photovoltaĂŻque, une batterie souple et un rĂ©flecteur radar. Conçues pour la liaison avec le satellite, les balises ont Ă©tĂ© adaptĂ©es aux exigences propres du vol Ă  haute altitude (tempĂ©rature, turbulences et humiditĂ©) et aux contraintes de sĂ©curitĂ© aĂ©rienne. Il faut en effet qu'une collision avec un avion ne provoque aucun dĂ©gât catastrophique.

La traĂ®ne sous le ballon mesure 8 mètres de long pour rĂ©partir les masses et un dispositif de destruction permet au satellite de dĂ©truire le ballon par tĂ©lĂ©commande. (Ce dispositif est Ă  l'origine d'une destruction intempestive de plusieurs dizaines de ballons Ă  la suite d'une erreur de tĂ©lĂ©commande d'une station de contrĂ´le).

Bases de lancement de ballons

Pour les ballons de grande dimension, c'est au lancement que les risques de détérioration de l'enveloppe et de la nacelle sont les plus importants. Pour lancer 500 ballons, des dispositifs spéciaux ont été étudiés en soufflerie et construits en Argentine sur trois bases de lancement permettant des lâchers entre 30° et 55° de latitude sud.

RĂ©sultats scientifiques et techniques

Ce projet en coopération entre la NASA et le CNES a été l'occasion d'échanges fructueux entre les scientifiques et de collaboration efficace entre les ingénieurs de chaque pays. Les résultats scientifiques (Laboratoire de Météorologie Dynamique) ont permis de mieux comprendre la circulation atmosphérique, la dispersion de l'énergie dans l'atmosphère et de raccorder les mesures de température à celles faites par les satellites TIROS.

Eole s'est inscrit dans la veille météorologique mondiale. Les résultats techniques sont au moins aussi probants. L'intérêt et les performances de la localisation ont été confirmés par des résultats supérieurs aux prévisions. De grands progrès ont été réalisés dans la fabrication des ballons pressurisés et dans la technologie des balises. Comme pour tous les projets novateurs, on retrouve des retombées d’Eole dans de nombreuses réalisations qui ont suivi en matière de localisation-collecte et de ballon longue durée.

Participations industrielles

La maîtrise d'œuvre d'ensemble a été assurée par le CNES, mais avec une large délégation industrielle sur les sous-ensembles. Quatre maîtres d'œuvre délégués ont développé les éléments du satellite:

avec la contribution d'équipementiers ayant créé une branche spatiale (Matra, RTC, Starec, Intertechnique, CIT-Alcatel).

Pour le ballon, la fabrication fut confiée à la société ZODIAC et la nacelle a été réalisée par EMD avec Saft (batteries), Crouzet, Sintra, ATS, etc. Les essais de sécurité aérienne ont été faits par Sopéméa, avec le CEAT (Toulouse) , et le CEL (Cazaux). .

Les stations d'Argentine de conception originale ont été étudiées dans les Laboratoires universitaires de Mécanique des fluides (Lille, Marseille) et construites et installées par Eiffel, Sodeteg et Thomson-TEC.

Notes et références

  1. Le Monde du .

Voir aussi

Bibliographie

  • Les trente premières annĂ©es du CNES, Carlier et Gilli.
  • Rapports d'ActivitĂ© du CNES (1963 Ă  1982)

Articles connexes

Liens externes

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