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MetOp
satellite météorologique à défilement

Vue d'artiste.

Données générales

Organisation	Agence spatiale européenne,EUMETSAT
Constructeur	EADS Astrium Satellites
Domaine	Météorologie, climatologie, océanographie, chimie de l'atmosphère, suivi des glaces
Nombre d'exemplaires	3
Statut	Opérationnel
Lancement	MetOp-A : 19 octobre 2006 MetOp-B : 17 septembre 2012 MetOp-C : 7 novembre 2018
Lanceur	Soyouz /Fregat
Fin de mission	MetOp-A : 15 novembre 2021 MetOp-B et C : 2027 ?
Durée de vie	5 ans
Site	www.eumetsat.int/our-satellites/metop-series

Caractéristiques techniques

Masse au lancement	4 083 kg
Masse instruments	920 kg
Dimensions	7,6 × 6,5 × 5,2 m
Ergols	Hydrazine
Masse ergols	314 kg
Contrôle d'attitude	Stabilisé sur 3 axes
Source d'énergie	Panneaux solaires
Puissance électrique	3 890 W (fin de vie)

Orbite

Orbite	Orbite héliosynchrone
Périgée	819 km
Apogée	821 km
Période de révolution	101,3 min
Inclinaison	98,7°

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MetOp (abréviation deMeteorological Operational Polar Satellite) est la première famille desatellites météorologiques européens placés enhéliosynchrone. Ils sont développés conjointement par l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'agence européenne météorologiqueEUMETSAT et fabriqués par la sociétéEADS Astrium Satellites devenu par la suiteAirbus DS. La mission principale de ces satellites est la météorologie opérationnelle. Mais, ayant été aussi conçus pour succéder aux satellitesERS, ils apportent également des contributions substantielles dans le domaine de la climatologie, l'océanographie, la surveillance des glaces et l'étude de la chimie de l'atmosphère. Ces gros satellites de plus de4 tonnes embarquent onze instruments de mesure dont le capteurIASI élaboré par leCNES et réalisé parAlcatel Space dans l'établissement de Cannes. Trois satellites sont construits :MetOp-A placé en orbite en 2006,MetOp-B en 2012 etMetOp-C en 2018. Ils sont progressivement remplacés durant la décennie 2020 par les satellitesMetOp-SG dont le premier exemplaire est placé en orbite en 2025.

En 1960 lesÉtats-Unis lancent le premier satellite météorologiqueTIROS-1. Au cours des décennies suivantes, les agences américaines de laNOAA et laNASA maintiennent sur l'orbite polaire des satellites météorologiques^{[Note 1]} de la familleTIROS. A compter de 1978 la France et le Royaume-Uni se joignent au projet (le développement des satellites est toujours réalisé par la NASA) dans le cadre du programmePOES (Polar Orbiting Environmental Satellite). Le premier satellite de ce programme estTiros-N lancé en 1978. Quatre satellites polaires opérationnels sont constamment maintenus en orbite dans quatre plans orbitaux : deux satellites météorologiques militairesDMSP effectuant leur survol le matin et dans l'après-midi et deux satellites POES effectuant des survols en mi-matinée et dans l'après-midi. Depuis le lancement de Tiros-1, les États-Unis mettent à disposition de toute la communauté météorologique mondiale les données collectés par ses satellites météorologiques sans demander de contributions financières. L'Europe a envisagé de disposer de ses propres satellites météorologiques polaires mais a décidé de privilégier le développement de satellites météorologiques géostationnaires (Météosat) dont le premier exemplaire est lancé en 1977^[1].

Au début des années 1990, l'Europe décide d'apporter sa contribution à la collecte des données météorologiques depuis l'orbite polaire. La projet de développement de satellites météorologiques polaires européens, baptisésMetOp (Meteorological Operational Polar Satellite), est approuvé en même temps que celui de trois satellites météorologiques géostationnairesMétéosat seconde génération au cours du conseil des ministres de l'Agence spatiale européenne qui se tient àGrenade (Espagne) en 1992. La construction de trois satellites par l'Agence spatiale européenne est formellement lancée en 1998 et est suivif de peu par la création du programme EPS d'EUMETSAT (EUMETSAT Polar System) : l'agence spatiale a la responsabilité de la construction et du lancement des satellites tandis que EUMETSAT doit en assurer l'exploitation une fois ceux-ci en orbite. La conception et la construction du premier satelliteMetOp-1 est un programme facultatif de l'agence spatiale auquel seuls 11 de ses membres souscrivent (Autriche, Belgique, Dannemark, Finlande, France, Allemagne, Pays-Bas, Norvège, Espagne, Suède, Suisse, Royaume-Uni). La construction des deux autres satellites ainsi que la conception et la réalisation du segment sol sont financés par le programme EPS (donc par les membres d'EUMETSAT) qui apportent par ailleurs 36 % du budget deMetOp-1^[2].

Les États-Unis lancent en 1994 le programmeNPOESS dont l'objectif est de fusionner ses programmes de satellites météorologiques polaires civils et militaires (ce programme après de nombreux déboires sera annulé en 2010 sans avoir débouché). Deux mois après la création par l'Europe du programme EPS qui initie l'infrastructure autour de ses satellites météorologiques polaires, la NOAA, poursuivant la politique antérieure de coopération, signe avec EUMETSAT l'accord IJPS (Initial Joint Polar System^{[Note 2]}) qui permet l’échange de données entre les deux parties^[3]. Cet accord prévoit de maintenir des satellites météorologiques polaires dans trois plans orbitaux. Deux de ces plans orbitaux seront occupés par des satellites américains qui effectueront des survols respectivement le matin et l'après midi (heure locale) tandis que les satellites européens effectueront les survols à mi-matinée (9 h 30 heure locale)[1].

À l’origine, les satellites devaient répondre à des objectifs beaucoup plus larges que ceux pris en charge au final : baptisés à l'époque POEM (Polar-Orbit Earth Observation), ils devaient d'une part remplir les mêmes objectifs que les satellites météorologiques à défilement américains et d'autre part remplacer les satellites d'observation de la Terre européensERS arrivant en fin de vie. Mais en 1992 le conseil ministériel de l'Agence spatiale européenne décide d'en faire deux programmes distincts : d'une part EPS (EUMETSAT Polar System) et d'autre partEnvisat chargé de reprendre les objectifs des satellites ERS^[4].

Les trois satellitesMetOp commandés ont une durée de vie unitaire théorique de5 ans et compte tenu des périodes de recouvrement, ils doivent assurer une couverture des besoins durant14 ans. Leurs caractéristiques les plus importantes (en comparaison avec les satellites de la NOAA) sont les suivantes^[5] :

• Emport de quatre nouveaux instruments (ASCAT,IASI, GOME-2, GRAS) développés par des contributeurs européens et emport d'instruments mis en œuvre par les satellites de la NOAA (AVHRR, HIRS, AMSU-A1/A2, SEM).
• Liaison numérique directe à bas débit en VHF remplaçant un système analogique
• Enregistrement continu des données qui sont transférées à chaque orbite lors du survol d'une station terrienne située sur une latitude élevée garantissant la mise à disposition des informations exploitables2,25 heures après leur collecte.
• Précision de pointage et stabilité de l'orbite élevée permettant que les données soient géolocalisées sans avoir à identifier des repères terrestres sur les images.
• Cryptage sélectif des données pour répondre aux exigences commerciales et de confidentialité d'EUMETSAT et du gouvernement américain.

La construction des satellites est confiée en 1999 à la sociétéMatra Marconi devenue en 2000EADS Astrium Satellites (aujourd'huiAirbus DS) pour un montant de791 millions d'euros. Le contrat de lancement des satellites par desfusées russesSoyouz est signé avec la sociétéStarsem en 2000^[6] Initialement le lancement du premier satellite de la sérieMetOp-1 était prévu mi-2003. Mais dès le début le développement de deux des nouveaux instruments -IASI et GOME-2 - prend du retard. Ce délai ainsi que des problèmes rencontrés dans la réalisation du segment sol repoussent la mise en orbite du premier satellite à mi-2006. Les tests du premier satelliteMetOp-1 sont réalisés avec des instruments qui, en partie, ne sont pas des versions qualifiés pour voler. Aussi est-il placé en stockage long terme à l'achèvement de ses tests mi-2004. Le deuxième exemplaireMetOp est lui assemblé avec des instruments qualifiés pour le vol. Ses tests s'achèvent mi-2025 et c'est cet exemplaire qui est retenu pour devenir le premier satellite opérationnel de la série (MetOp-A). Mais on lancement ne se passe pas sans difficultés. Après trois tentatives de tir entre les 17 et19 juillet, son lanceurSoyouz doit réintégrer le bâtiment d'assemblage. Le lancement a finalement lieu le19 octobre^[2].

Les objectifs des missionsMetOp dans le domaine de la météorologie opérationnelle sont les suivants^[3] :

• Fournir par sondage la température et le taux d'humidité de l'atmosphère dans les trois dimensions pour alimenter les modèles opérationnels de prévision météorologique.
• Fournir des images des nuages pour les applications de prévision, la détermination des températures de surface de la mer et du bilan radiatif. Contribuer au sondage précédant en identifiant les zones sans nuages.
• Collecte et localisation des données : contribuer aux objectifs de l'Organisation météorologique mondiale en recevant et diffusant les mesures in situ effectuée par des bouées océaniques et des plateformes de collecte similaires.
• Alimenter le système mondial de prévision : principalement pour soutenir les prévisions météorologiques à l’échelle mondiale en fournissant des données portant sur l'ensemble de la planète aux services météorologiques dans les2 heures et15 minutes suivant l’observation.
• Alimenter les systèmes régionaux de prévision (protocoles AHRPT et LRPT) : soutenir les prévisions météorologiques régionales en fournissant des données aux stations de réception locales lorsque le satellite est visible.

Les contributions de la mission de surveillance climatique(pour GCOS) comprennent^[3] :

• Images et sonorités
• Mesures océaniques (y compris les contraintes de surface et les vents)
• Bilan radiatif des nuages et de la Terre : Le rayonnement est la principale source d’énergie du système climatique et la principale source d’apport de chaleur aux océans.
• Données sur la banquise : L'étendue de la banquise est une variable importante liée au bilan thermique et radiatif des océans.
• Constituants mineurs de l'atmosphère : la réduction de la couche d'ozone stratosphérique souligne l'importance de disposer d'un ensemble de données continu portant sur le taux d'ozone à l'échelle planétaire (profils verticaux et horizontaux).
• Estimation des précipitations.

Les objectifs dans le domaine des sciences de la Terre doivent permettre à la communauté scientifique européenne de faire progresser les recherches dans les domaines suivants^[3] :

• Physique atmosphérique : chimie, rayonnement et bilan énergétique, nuages
• Océanographie : circulation océanique générale et flux de chaleur, de quantité de mouvement et de gaz ; modélisation
• Hydrologie : cycle de l'eau, neige continentale et glaciers de montagne, couverture terrestre, humidité du sol, végétation
• Cryosphère : glace de mer, glace continentale, modélisation.

Les missions de surveillance deMetOp sont^[3] :

• En matière d'environnement : lutte contre la pollution, catastrophes naturelles, ressources renouvelables
• Dans le domaine maritime : surveillance des activités en mer, routage des navires, pêche, navigation dans les zones où des icebergs sont présents.

Le satelliteMEtOp est constitué de deux sous-ensembles largement indépendants. Le module de service SVM (Service Module) fournit l'essentiel des fonctions de support telles que le contrôle d'attitude et d'orbite, la propulsion et le système de gestion et de distribution des données. Le module SVM repose sur la plateformeSPOT de troisième génération également utilisée pour les satellites ERS-1 et 2 ainsi que les satellitesHelios-1A et1C. SVM a la forme d'un parallélépipède rectangle situé à la base du satellite et assurant l'interface avec le lanceur spatial. SVM a une masse de 1 380 kg dont 255 kg pour les panneaux solaires. Le deuxième sous-ensemble fixé au-dessus de SVM et également de forme rectangulaire est le PLM (Payload Module). Celui-ci fournit les fonctions de support aux instruments (circulation des données, énergie, communications) et les différents instruments sont fixés sur la partie externe de ses panneaux. PLM a une masse de 1 214 kg dont 316 kg pour les ergols auxquels s'ajoutent 920 kg pour les instruments[3].

Les dimensions du satellite sont de 6,2 × 3,4 × 3,40 m sous la coiffe du lanceur et de 17,6 × 6,7 × 5,4 m une fois en orbite et ses appendices (panneaux solaires, antennes) déployés. Sa masse est de 4 085 kg dont 316 kg d'hydrazine utilisée par sa propulsion. Le satellite est stabilisé sur trois axes et le contrôle d'attitude utilise des capteurs de Terre numériques pour déterminer les mouvements de roulis et le tangage et des capteurs solaires pour les mouvement de lacet ainsi que quatre gyroscopes indépendants à deux axes. Les corrections d'orientation reposent sur troisroues de réaction ayant un couple de 40 Nm et deuxmagnéto-coupleurs générant un mouvement 315 Am2. Le système de propulsion qui fonctionne en modeblow-down^{[Note 3]} et consomme de l'hydrazine stocké dans quatre réservoirs comprend deux grappes de huit moteurs-fusées d'une poussée unitaire de23,5 Newtons^[3].

L'énergie est produite par despanneaux solaires d'une capacité de 3 890 watts en fin de vie et de 1 810 watts en moyenne (sur une orbite complète passant par une phase d'éclipse). L'énergie est stockée dans quatre batteries d'une capacité de 40 Ah. La production électrique doit permettre de satisfaire une consommation moyenne de1,81kilowatt (PLM 491 W, SVM 437 W, instruments 885 W). Le satellite dispose d'unemémoire de masse de type enregistreur sur bande magnétique d'une capacité de24gigabits avec une vitesse d'enregistrement de70 mégabits par seconde. Les données sont transmises vers le sol (liaison descendante) enbande X avec undébit de70 mégabits par seconde. Les télémesures et les commandes sont échangées enbande S avec un débit de2 kilobits/s sur la liaison montante et de4 kilobits/s sur liaison descendante. Des liaisons directes avec les utilisateurs autorisés sont possibles en bande VHF (débit72 kilobits/s) et enbande L (3,5 mégabits/s) La durée de vie nominale du satellite est de5 ans^[3].

Les satellitesMetop embarquent douze instruments de mesures météorologiques. Parmi ceux-ci trois ont été conçus et mis en oeuvre par les satellites américains POES de la NOAA (AVHRR, HIRS, AMSU-A1/A2) et trois sont des instruments européns développés spécifiquement pour le programmeMetOp (IASI, ASCAT, GRAS)^[7],[3] :

• ASCAT (Advanced Wind Scatterometer) est undiffusiomètre de pointe
• IASI (Infrared Atmospheric Sounder Interferometer) : est un interféromètre infrarouge
• GRAS (GNSS Receiver for Atmospheric Sounding) : récepteur GNSS de sondage atmosphérique ;
• MHS (Microwave Humidity Sounder) : sondeur hyperfréquences pour la détermination de l’humidité ;
• GOME 2 (Global Ozone Monitoring Experiment) : surveillance de l’ozone à l’échelle du globe ;
• AVHRR 3 (Advanced Very High Resolution Radiometer) :radiomètre de pointe à très haute résolution ;
• AMSU/A (Advanced Microwave Sounding Unit)  : sondeur hyperfréquences de technologie avancée ;
• HIRS (High-resolution Infra-Red Sounder) : sondeur haute résolution du rayonnement infrarouge ;
• SEM 2 (Space Environment Monitor) :spectromètre pour la mesure des flux de particules ionisés dans l’espace ;
• Un équipement DCS/Argos-3 permettant de collecter les données des balises dusystème Argos.
• S&RSAT (Search&Rescue Satellite Aided Tracking System) : deux instruments du systèmeCospas-Sarsat de recherche et de sauvetage pour le réseau international .

Le centre de contrôle des satellites, le traitement des données et leur diffusion est réalisé au siège d'EUMETSAT àDarmstadt (Allemagne). La station terrienne deSvalbard (Norvège) située à la latitude 78°N, récupère l'ensemble des données enregistrées à chaque orbite^[3].

Le satellite est placé sur uneorbite polairehéliosynchrone quasi circulaire de 820 km avec uneinclinaison de 98,7°. Il survole la totalité du monde tous les jours en passant au-dessus de chaque zone en début de matinée (passage à9 h 30 locale aunœud descendant) et en soirée (~21 h 30 locale). Son cycle, durée entre deux passages au-dessus du même point, est de29 jours en412 orbites[3].

MetOp-A etB ont été lancés respectivement en 2006 et 2012 à bord de la fuséeSoyuz depuis lecosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan, tandis queMetOp-C a été aussi lancé par une fuséeSoyuz, mais depuis lecentre spatial guyanais en Guyane Française.

Fin 2025 seuls les satellitesMetOp-B etC sont encore actifs :

• MetOp-A a été desorbité endécembre 2021^[10].
• MeTop-B est toujours en activité après les5 ans de vie annoncés. Cependant, certains capteurs présents à bord du satellite ne fonctionnent plus^[11].
• MetOp-C est lui aussi en activité et pleinement opérationnel^[11].

En 2011 l'EUMETSAT et l'Agence spatiale européenne lancent le développement des satellites qui doivent prendre la suite desMetOp. Contrairement à ces derniers constitués de satellites identiques, la couverture spatiale doit être assurée à partir de 2023 par deux satellites différents (A et B) car emportant des instruments effectuant des mesures complémentaires^[17]. Le projet est approuvé par le conseil de l'EUMETSAT en 2012 et le développement des satellites est lancé le20 mai 2014 au cours duSalon aéronautique international de Berlin. Les satellites de type A sont construits par l'établissement deToulouse en France de la sociétéAirbus Defence and Space tandis que les satellites detype B le sont par le site deFriedrichshafen enAllemagne. En octobre de la même année un contrat prévoyant la construction de trois paires de satellites A/B est signé. Les deux types de satellite ont une masse d'environ4 tonnes et une durée de vie théorique de7,5 ans^[18]. Le premier satellite de cette famille,MetOp-SG A1, est placé en orbite le13 aout 2025. Le premier satellite de la deuxième sous-série (B) doit être lancé en 2026^[19],[20].

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• EUMETSAT,25 ans d'EUMETSAT - Les fondements de l'avenir (Monographie), EUMETSAT (n^o SP1235),2011, 322 p.(lire en ligne)
  Histoire d'Eumetsat de sa création jusqu'à 2011 (texte bilingue français/anglais).
• (en) G. Edwards et D. Pawlak, « Metop: The Space Segment for Eumetsat’s Polar System »,Bulletin de l'Agence spatiale européenne,n^o 102,‎mai 2000,p. 6-18(lire en ligne). 
  Contexte du projet, développement, caractéristiques techniques.
• (en) Bruno Berruti, Paul Blythe, Joerg Callie, Stefane Carlier, Cees Fransen, Rainer Krutsch, Alain-Robert Lefebvre, Marc Loiselet et Nico Stricker, « The Metop Satellit : Weather Information from Polar Orbit »,Bulletin de l'Agence spatiale européenne,n^o 127,‎août 2006,p. 8-17(lire en ligne). 
  Historique du projet, développement, caractéristiques techniques.
• (en) Agence spatiale européenne,MetOp : Monitoring The Weather from Polar Orbit (BR-261), éditeurX,mai 2006, 20 p.,https://esamultimedia.esa.int/docs/BR-261_MetOp.pdf — Brochure MetOp

• MetOp-SG, seconde génération de satellites qui succède àMetOp au cours de la décennie 2020
• EUMETSAT
• Agence spatiale européenne
• Satellite météorologique
• Interféromètre atmosphérique de sondage dans l'infrarouge (IASI)

• (en) « MetOp sur le site EO Portal », surEO Portal,Agence spatiale européenne(consulté le18 décembre 2025).

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