Les instruments à bord de Sentinel-3

Sentinel-3 embarque plusieurs instruments. La charge utile pour l'altimétrie est composée d'un radar altimètre SRAL, d'un radiomètre micro-ondes, d'un triple système d'orbitographie précise (Doris, GNSS et LRA). Des instruments dédiés à la couleur et à la température de surface sont également embarqués (non détaillés ci-dessous).

Principaux instruments à bord de Sentinel-3

Altimètre SRAL

SRAL est issu de l'altimètre Doppler Siral de Cryosat.
La fréquence principale utilisée pour la mesure de la distance satellite-surface est la bande Ku (13.575 GHz, largeur de bande de 350 MHz), mais contrairement à Cryosat, une seconde fréquence est utilisée. La bande C (5.41 GHz, largeur de bande de 320 MHz) sert à la correction ionosphérique.

Le radar peut être utilisé selon deux modes :

  • mode basse résolution (Low-Resolution Mode LRM) : mode altimétrique conventionnel
  •  mode "SAR" : mode haute résolution le long de la trace

Le mode basse résolution est prévu pour opérer sur des surfaces homogènes comme les océans, alors que le mode haute résolution est plutôt prévu pour les glaces de mer, les applications mésoéchelle (avec une résolution le long de la trace de l'ordre de 300 m). Pour la mission Sentinel-3, l'altimètre SRAL opére toujours en mode "SAR". Le mode basse résolution est utilisé en back-up. (plus de détails sur ces modes ici)

Deux boucles de poursuites sont utilisées, une boucle fermée (positionnement autonome de la fenêtre de mesure utilisant un algorithme médian) et une boucle ouverte (position de la fenêtre de mesure basée sur une connaissance a priori de l'altitude de la surface dérivée d'un modèle numérique de terrain (MNT)). Une carte montrant l'utilisation des ces boucles en fonction de la surface observée est disponible ici.

Radiomètre MWR

Le design et les spécification du MWR de Sentinel-3 sont basées sur ceux du MWR d'Envisat. L'instrument mesure la température de brillance à 23.8 et 36.5 GHz, avec une largeur de bande de 200 MHz dans chaque fréquence. La fréquence la plus base est plus sensible à la vapeur d'eau atmosphérique, la plus haute à l'eau liquide nuageuse.

Systèmes de localisation précise

Doris

Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS)  est un système de localisation satellite conçu à la fin des années 1980 pa le Cnes comme nouveau système pour la fourniture d'orbites précises à bord de satellites d'observation de la Terre en orbite basse. Les opérations Doris se basent sur un réseau dense de stations au sol, transmettant un signal omnidirectionel à une fréquence connue.
Sentinel-3 est équipé d'un récepteur de nouvelle génération (multi-canaux et numérique) développé par le Cnes.  Ce type de récepteur est aussi embarqué sur Jason-2, Jason-3, Saral, Hy-2A et Cryosat. Il est capable de suivre 7 balises simultanément. La résolution de l'orbite bord Doris déterminée par le navigateur Diode sur Sentinel-3 est d'envirion 3,5 cm. Diode est ainsi utilisé pour le contrôle du mode de poursuite en boucle ouverte de l'altimètre SRAL.
Avec Doris, la performance de l'orbite précise en temps différé est d'environ 1 cm sur la composante radiale (nadir), comme pour les satellites Jason. La combinaison GPS-Doris dans les traitements d'orbitographie permet d'améliorer la performance finale sur les trois composantes.

GNSS

Le récepteur GPS de Sentinel-3 contribue au contrôle du satellite, fournit un temps précis à bord, et fournit des mesures pour les calculs de détermination de l'orbite précise en temps différé.

Laser Retro Reflector (LRR)

Le Laser Retro Reflector (LRR) de Sentinel-3 est un instrument passif qui agit comme une cible pour les tirs lasers réalisés depuis des stations sol.