Le 5 octobre prochain sera lancé le satellite de la mission GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer). L'objectif de cette première des quatre missions baptisées "Earth Explorer" de l'ESA, qui a démarré officiellement en 1999, est de déterminer et de cartographier le champ de gravité terrestre avec une extrême précision encore jamais atteinte. Pour y parvenir, les 45 partenaires européens de cette mission, pilotés par Thales Alenia Space, ont dû réaliser plusieurs prouesses technologiques, tant au niveau du satellite que du gradiomètre embarqué. Directeur du Département Mesures Physiques (DMPH) de l'ONERA, dont les équipes ont conçu les accéléromètres électrostatiques ultrasensibles de cet instrument et travaillent actuellement au développement de ceux de MICROSCOPE, une autre mission spatiale de l'extrême qui sera lancée à l'horizon 2011-2012, Pierre Touboul estime qu'avec GOCE une nouvelle étape est franchie dans ce domaine. Propos recueillis par Jean-François Desessard.
BE France - En matière d'accélérométrie ultrasensible, l'ONERA peut légitimement revendiquer la place de leader mondial. Les résultats de missions précédentes comme CHAMP ou GRACE, pour lesquelles les équipes de DMPH ont conçu des accéléromètres très performants et toujours opérationnels, témoignent de ce savoir-faire unique. Pour autant, le développement de GOCE n'a-t-il pas été différent de celui de ses prédécesseurs ?
Pierre Touboul - L'objectif de GOCE est ambitieux puisque les performances attendues devraient être 50 fois supérieures à celles obtenues avec la mission GRACE, dont la résolution, confirmée depuis en orbite, était déjà extrêmement élevée, de l'ordre de 10-10 m/s2. Or pour espérer pouvoir atteindre des performances de cet ordre, il a fallu nécessairement être capable de repousser nos limites dans tous les domaines, de l'électronique à la mécanique, et à chaque étape, de la conception de l'instrument à sa réalisation.
Jusqu'à présent, la conception et la réalisation d'accéléromètres ultrasensibles s'apparentaient davantage à de l'artisanat, certes de très haut niveau. Qui plus est, les équipes de l'ONERA réalisaient alors une part extrêmement importante du travail. Or pour GOCE, il a fallu s'installer dans un contexte plus industriel. D'où davantage d'interactions entre les différents partenaires de cette mission, des interactions d'autant plus fortes que le système "satellite instrument" est d'une plus grande complexité. GOCE nous a donc permis de franchir une nouvelle étape dans le développement de ces instruments si particuliers que sont les accéléromètres électrostatiques ultrasensibles.
BE France - Quand sont attendus les premiers résultats ?
Pierre Touboul - Après son lancement le 5 octobre prochain, depuis le cosmodrome de Plesetsk, ce satellite d'une tonne, sera placé en orbite basse, à 260 km d'altitude. Celui-ci doit en effet pouvoir évoluer suffisamment près de la Terre pour collecter les données nécessaires sur la gravité tout en réussissant à s'affranchir des perturbations dues à la présence d'une atmosphère terrestre à cette altitude. C'est la raison pour laquelle ce satellite aérodynamique long de 5 mètres, est équipé de propulseurs ioniques de faible puissance qui permettront de compenser la traînée atmosphérique.
Au cours des semaines qui suivront, après les indispensables vérifications d'usage du satellite, les six accéléromètres constituant le gradiomètre de GOCE pourront être mis en route. Rappelons que pour mesurer le gradient de gravité en trois dimensions, ce satellite emporte à son bord un gradiomètre à trois axes supportant chacun une paire d'accéléromètres électrostatiques. Or en mesurant les écarts d'accélération subie par les deux masses d'épreuve, chaque paire différentielle fournira ainsi une composante de ce gradient de gravité.
Dans un premier temps, il s'agira de vérifier le bon fonctionnement de ces instruments. Un certain nombre d'étapes devront être franchies comme par exemple l'étalonnage en orbite du gradiomètre. Aussi devrions-nous disposer des premiers résultats avant la fin de l'année. Quant à savoir si nous réussissons à obtenir la résolution attendue de 10-12 m/s2, cela dépendra notamment du traitement des données associé. Commencera ensuite la véritable collecte des données durant une vingtaine de mois, au cours de deux périodes de mesures, séparées par une mise en veille de l'appareil lors d'une phase d'éclipse.
BE France - A qui vont servir les résultats de cette mission ?
Pierre Touboul - De nombreux scientifiques de différentes disciplines les attendent impatiemment. Ainsi, ces résultats vont permettre aux géodésiens d'affiner la connaissance de ce qu'on appelle le "géoïde", c'est-à-dire la forme de l'équipotentielle de gravité de la Terre, forme qui dépend en particulier des constituants internes que les géophysiciens caractériseront. De leur côté, les océanographes pourront en déduire des modèles de circultation océanique grâce auxquels les climatologues pourront optimiser leurs prévisions. Enfin, la signature gravitationnelle de la Terre, déterminée à partir des résultats collectés par le gradiomètre de GOCE fournira des données plus précises sur le sous-sol de la Terre.
