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Cloud Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations

CALIPSO
Satellite d'observation de la Terre

Vue d'artiste du satellite CALIPSO.

Données générales

Organisation	NASA CNES
Constructeur	Alcatel Alenia Space
Programme	Earth Observing System (EOS)
Domaine	Satellite d'observation de la Terre
Statut	Mission achevée
Lancement	28avril2006 à 11 h 02 TU
Lanceur	Delta II
Fin de mission	1er août 2023
Durée	3 ans (mission primaire)
Identifiant COSPAR	2006-016A
Site	www.nasa.gov/calipso

Caractéristiques techniques

Masse au lancement	635 kg
Contrôle d'attitude	Contrôlé sur 3 axes
Source d'énergie	Panneaux solaires
Puissance électrique	560 watts

Orbite

Orbite	Héliosynchrone
Périapside	687,0 km
Apoapside	689,0 km
Période de révolution	98,5 minutes
Inclinaison	98,2°

Principaux instruments

CALIOP	Lidar
WFC	Caméra à champ large
IIR	Radiomètre infrarouge

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CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation) est unsatellite d'observation de la Terre de petite taille, de 635 kg,franco-américain (CNES etNASA) lancé en 2006 et mise à l'arrêt en 2023. Ses instruments permettent d'étudier lesimpacts radiatifs desnuages et desaérosols. L'objectif est d'améliorer lemodèle mathématique de l'évolution du climat. CALIPSO fonctionne en tandem avec le satellite radarCloudSat au sein d'uneconstellation de satellites, laA-train, consacrée à l'observation des nuages, des aérosols et ducycle de l'eau. L'instrument principal de CALIPSO est unlidar qui permet de mesurer avec précision les caractéristiques des différents étages de l'atmosphère. La mission d'une durée initiale de 3 ans est prolongée en 2009. Cette mission spatiale fait partie du programmeEarth Observing System qui regroupe un ensemble desatellites de la NASA chargés de collecter des données sur de longues périodes sur la surface de la Terre, labiosphère, l'atmosphère terrestre et lesocéans de la Terre.

Lamodélisation tridimensionnelle des processus climatiques à l'échelle de la planète est nécessaire pour permettre une prédiction duchangement climatique qui constitue de nos jours un enjeu sociétal important. Pour que cette modélisation soit correcte il faut disposer d'une représentation exacte des processus en jeu au sein de l'atmosphère et des interactions entre l'atmosphère, l'océan et la biosphère. À l'époque de la conception de CALIPSO, la source d'imprécision la plus importante est l'impact radiatif desnuages et desaérosols. Pour avoir une meilleure connaissance dubilan radiatif de la Terre, il est nécessaire de mesurer le flux radiatif au sommet de l'atmosphère et au sol mais également à différentes hauteurs dans l'atmosphère^[1].

Les instruments de mesure passifs qui se contentent d'analyser la lumière réfléchie par les nuages ne sont pas suffisamment précis pour atteindre ces objectifs. Le satellite CALIPSO emporte unlidar qui comprend unlaser émettant de courtes impulsions lumineuses de forte intensité et untélescope qui permet de collecter la lumière renvoyée. L'analyse de celle-ci permet de déduire la composition des différentes couches de l'atmosphère^[2].

CALIPSO fait partie duA-train, une constellation de plusieurs satellites franco-américains qui permettent une étude co-localisée temporellement et spatialement de la grande majorité des paramètresclimatologiques etmétéorologiques utiles pour comprendre leclimat. Les mesures effectuées par le lidar de CALIPSO peuvent être ainsi rapprochées de celles du satelliteCloudSat qui suit CALIPSO sur la même orbite à faible distance. Cloudsat emporte un « radar à nuages » qui constitue un autre instrument de mesure actif complémentaire du lidar. Le satellite CALIPSO est développé pour répondre aux objectifs suivants^[3] :

• mesurer l'effet direct et indirect des aérosols.
• préciser les flux radiatifs en améliorant d'un facteur 2 la précision des estimations des flux radiatifs ondes longues.
• disposer des caractéristiques des cirrus fins, des nuages polaires et des nuages multi couches.
• contribuer aux objectifs généraux de modélisation par synergie avec les données recueillies par les satellitesPARASOL,Aqua etCloudSat du A-train.

Pour remplir sa mission, le satellite est placé sur uneorbite héliosynchrone à 700 km d'altitude avec uneinclinaison de 98,2°.

CALIPSO utilise laplate-forme deminisatelliteProteus développée par leCNES etAlcatel Alenia Space (devenuThales Alenia Space) dans leCentre spatial de Cannes - Mandelieu pour les satellites d'une masse d'environ 500 kg. CALIPSO pèse 635 kg et sespanneaux solaires déployables fournissent 560 watts. Lestélémesures permettant la surveillance du satellite et les télécommandes envoyées au satellite utilisent une liaison enbande S avec un débit de 4 kbit/s (liaison montante) et 727 kbit/s (liaison descendante). Les données recueillies par les instruments de mesure sont transmises auxstations terriennes par une liaison enbande X de 80 Mbit/s.

L'instrument principal de CALIPSO est CALIOP, un lidar à rétrodiffusion et comportant deux canaux (532 nm et 1064 nm) équipé d'un télescope de 1 mètre de diamètre. Les deux autres instruments sont une caméra fonctionnant enlumière visible à ouverture grand champ et unradiomètre imageurinfrarouge à 3 canaux (IIR). La NASA développe le lidar et la caméra tandis que le CNES prend en charge leradiomètre fabriqué par la sociétéSodern^[4].

Les installations au sol (segment sol) comprennent les 3 composants principaux suivants^[5] :

• le centre de mission scientifique de la mission est l'Atmospheric Sciences Data Center situé aucentre de recherche Langley de la NASA ; il reçoit les données scientifiques et les distribue aux utilisateurs.
• leMission Operations Ground System également situé à Langley est chargé de la coordination globale de la mission (vol en formation du A-train, surveillance et commande de la charge utile) et de la réception des données scientifiques.
• leSatellite Operations Ground System (SOGS) au CNES àToulouse contrôle le satellite et le fonctionnement de l'instrument IIR.

Le projet est lancé en 1998 et le développement du satellite commence en 2001. CALIPSO est lancé le28avril2006 depuis labase de lancement de Vandenberg en Californie, en même temps que le satelliteCloudSat par un lanceurDelta II. Les premières mesures scientifiques collectées sont distribuées à compter de décembre 2006. En mars 2009, le laser de secours est activé. En 2009, il est également décidé de prolonger la mission.

Les réserves de carburant étant épuisées, et l'orbite dérivant, la mission s'arrête au1^er août 2023[6].

• Circulation atmosphérique
• A-train (satellite)
• Proteus (satellite)

• (en)CALIPSO : site de la Nasa
• CALIPSO : site du CNES
• CALIPSO : site de l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL)
• (en)Présentation de CALIPSO sur le site de Thales Alenia Space

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