Joint Polar Satellite System
Satellite météorologique

Vue d'artiste de Suomi NPP, précurseur des JPSS.

Données générales

Organisation	NASA,NOAA
Constructeur	Ball Aerospace & Technologies
Programme	Joint Polar System Satellite
Domaine	Météorologie
Nombre d'exemplaires	4
Constellation	oui
Statut	Opérationnel
Autres noms	JPSS
Lancement	JPSS-1 : 2017, JPSS-2 : 2022
Lanceur	JPSS-1 :Delta II 7920-10C, JPSS-2
Durée	7 ans (mission primaire)
Identifiant COSPAR	2017-073A
Site	www.jpss.noaa.gov/index.html

Caractéristiques techniques

Masse au lancement	2 540 kg
Contrôle d'attitude	Stabilisé sur 3 axes
Source d'énergie	Panneaux solaires
Puissance électrique	1 932 watts

Orbite

Orbite	Polaire
Périgée	816 km
Apogée	828 km
Inclinaison	98,7°

Principaux instruments

VIIRS	Radiomètre visible/infrarouge
ATMS	Sondeurmicro-ondes
CrIS,	Sondeur infrarouge
OMPS-N	Mesure de l'ozone

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Joint Polar Satellite System ouJPSS est une série de quatresatellites météorologiques déployés enorbite polaire par laNational Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) avec la participation de laNASA à compter de 2017. Ils succèdent aux satellitesNOAA POES à la suite de l'échec du programmeNPOESS. Ces satellites sont développés sur le modèle deSuomi NPP. Sur le plan technique ce sont des satellites lourds2,5 tonnes) emportant chacun quatre à cinq instruments. Le premier exemplaire (NOAA 20) est placé en orbite le18 novembre 2017 et les trois suivants sont déployés entre 2022 et 2031. Ces satellites seront progressivement remplacés durant la décennie 2030 par des satellites plus petits et n'emportant qu'un seul instrument développés dans le cadre du programmeNear Earth Orbit Network (NEON).

En 1994, le programmeNPOESS est lancé à l'initiative dugouvernement américain pour développer la prochaine génération desatellites météorologiques en orbite polaire. Ceux-ci doivent remplacer simultanément la famille des satellitesNOAA POES civils et desDMSP militaires et ainsi réduire les coûts. Le programme est piloté par les trois agences gouvernementales concernées : laNOAA est chargée de l'ensemble du nouveau programme, laUnited States Air Force (enfrançais :« Armée de l'air américaine ») des dispositifs de collecte et de traitement des données et laNASA des développements des instruments. Pour réduire les risques, un satellite préparatoire de série leSuomi NPP (enanglais :NPOESS Preparatory Project) est développé. Le premier contrat pour la réalisation d'un satellite est passé en 2002. Le coût de l'ensemble du programme, qui comprend six satellites et doit s'achever en 2008, est évalué à7 milliards dedollars américains.

Le projet rencontre plusieurs difficultés : la mise au point de l'instrumentVIIRS se heurte à des problèmes techniques, le coût global passe à10 milliards de dollars tandis que l'échéance recule de 2008 à 2010. Le programme tombe sous le coup de l'amendement Nunn-McCurdy et est restructuré : le nombre de satellites est réduit de 6 à 4 (Eumetsat fournit les satellites complémentaires) tandis que le nombre d'instruments embarqués passe de 13 à 9. Malgré ces modifications le programme continue à accumuler retards et dépassements. Le coût estimé passe à14 milliards de dollars et la mise au point de VIIRS rencontre toujours des difficultés.

Finalement, le programme commun est annulé enfévrier 2010 : il est décidé que la NOAA développe de son côté deux satellites JPSS tandis que laUnited States Air Force fournit les satellites complémentaires dans le cadre du programmeDefense Weather Satellite System (en) (DWSS). Ce dernier est à son tour annulé en 2012 et remplacé par leWeather System Follow-on Microwave (WSF-M). Enoctobre 2010, la réalisation du satellite NPP (baptiséSuomi NPP) est maintenue pour permettre la mise au point des nouveaux instruments et assurer la continuité des mesures en attendant le lancement de la génération suivante de satellite^[1].

Le programme JPSS avec le cahier des charges suivants :

• Utiliser les instruments développés par la NASA et mis en œuvre surSuomi NPP.
• Développer deux satellites JPSS-1 et JPSS-2 placés sur une orbite de l'après midi utilisant les cinq instruments de Suomi NPP.
• Trouver des satellites hôtes pour les instruments prévus par le programme NPOES qui ne peuvent être intégrés dans les JPSS :Total and Spectral Solar Irradiance Sensor (TSIS),Advanced Data Collection System (ADCS), et leSearch and Rescue Satellite - Aided Tracking (SARSAT).
• Développer le segment terrestre permettant d'assurer la collecte des données fournies par les satellites du nouveau programme.

Le coût total du programme est évalué en 2010 à11,9 milliards de dollars. Les retards liés à la dissolution du projet commun aux trois agences fait glisser le calendrier au programme désormais réalisé avec la seule aide de la NASA. Ce délai fait courir un risque si les satellites en orbite tombent en panne avant que le premier satellite du nouveau programme ne soit lancé. En effet les satellites placés en orbite polaire constituent la principale source de données utilisée par les programmes de prévision météorologique, en particulier ceux relatifs à l'intensité et à la trajectoire des ouragans^[2].

Les satellites ont des caractéristiques très proches deSuomi NPP. Le premier exemplaire utilise comme celui-ci uneplate-formeBCP 2000 de son constructeurBall Aerospace & Technologies. Le développement des trois autres exemplaires suivants est confié à la sociétéOrbital ATK qui intègre les instruments fournis par d'autres sociétés. Le satellite, qui a la taille d'un petit autobus, pèse au lancement environ 2 540 kg. Ses panneaux solaires fournissent en début de vie une énergie de 1 932 W. Le satellite eststabilisé sur trois axes avec une précision de50secondes d'arc. Les échanges de données se font enbande Ka avec une débit descendant de300 mégabits/s avec une liaison de secours également enbande Ka permettant de passer par les satellites relaisTDRS. Par ailleurs, une liaison enbande X avec un débit de15 mégabits par seconde est prévue pour l'envoi de données directement aux utilisateurs finaux. La durée de vie prévue est de sept ans^[1].

Comme le satellite Suomi NPP, les JPSS emportent cinq instruments^[1] :

• VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), le plus grand des instruments, est unradiomètre à22 canaux qui fournit des images allant du visible à l'infrarouge moyen (412 nm à 12 μm) avec une résolution spatiale de 400 mètres et une fauchée (largeur) de 3000 kilomètres. Il prend des images des océans, de la glace, de l'atmosphère et des surfaces continentales. Les données collectées permettent d'observer les feux, la végétation, lacouleur de l'océan, la température de la surface des mers et d'autres caractéristiques.
• ATMS (Advanced Technology Microwave Sounder), est un scanner micro-ondes ( 23-183 GHz) passif à22 canaux qui fournit des profils de température et d'humidité de l'atmosphère avec une résolution spatiale au nadir comprise entre 15,8 et 74,8 km et une fauchée de 2600 km.
• CrIS (Cross-track Infrared Sounder)est unspectromètre hyperspectral (2211 canaux dans les longueurs d'ondes 3,92–15,38 μm qui fournit des profils de température et d'humidité de l'atmosphère avec une résolution spatiale au nadir de 14 km et une résolution verticale de 1 km et une fauchée de 2200 kilomètres.
• OMPS (Ozone Mapping and Profiler Suite) qui effectue des mesures dans les longueurs d'ondes comprises entre 0,3 et 0,38 μm, cartographie lacouche d'ozone dans la haute atmosphère avec une résolution spatiale de 50 km et une fauchée de 2800 km. Il effectue également des mesures de profil verticaux de l'ozone dans les longueurs d'ondes 0,25–0,31 μm avec une résolution spatiale de 250 km.
• CERES (Clouds and the Earth Radiant Energy System) est unradiomètre qui effectue des mesures dans trois bandes spectrales allant de 0,3 μm à 50 μm avec une résolution spatiale de 20 km et une fauchée de 3000 km. Il mesure l'énergie solaire réfléchie par laTerre et la chaleur émise par notre planète. Ces données permettent de déterminer lebilan thermique de la Terre.
• Libera est un radiomètre mesurant le rayonnement solaire réfléchi par la Terre et le rayonnement infrarouge (5–50 μm) émis par l'atmosphère. Il mesurer également le rayonnement envoyé dans l'espace dans les longueurs d'ondes 0,3-100 μm et 0,7–5 μm.

Le programme comprend quatre satellites. Le premier satellite (JPSS-1) est lancé le18 novembre 2017 par un lanceurDeltaII 7920-10C depuis labase de lancement de Vandenberg et placé sur une orbite polaire de 816 × 828 kilomètres avec une inclinaison orbitale de 98,7°^[3]. Le second (JPSS-2) doit être lancé en 2022. Ces deux satellites doivent être positionnés sur une orbite de l'après midi (13 h 30) et compléter ainsi la constellation formée par les satellitesDMSP de laUSAF et les satellitesMetOp de l'organisation européenneEUMETSAT. JPSS-1 (NOAA 20) prend la suite de Suomi NPP et JPSS-2 celle de JPSS-1.

Les satellites JPSS doivent être progressivement remplacés au cours de la décennie 2030 par des satellites plus petits n'emportant chacun qu'un seul instrument développés dans le cadre du programmeNear Earth Orbit Network (NEON). Celui comprend également le développement d'une nouvelle génération d'instruments. Le successeur du radiomètre micro-ondes ATMS sera développé en priorité. Un prototype de cette nouvelle famille de satellites météorologiques, baptiséQuickSounder, doit être lancé en 2026^[5].

• Near Earth Orbit Network
• NOAA POES
• NOAA-19
• NPOESS
• Suomi NPP

• (en)Site officiel de la NOAA.
• (en)Rapport du GAO (la cour des comptes américaine) sur le programme (décembre 2014).
• (en)JPSS sur le site EO Portal (ESA).

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