3 Juillet 2013

Fin de la mission Jason-1 après plus de 11 années de surveillance assidue de nos océans

La mission d’altimétrie pour l’observation des océans Jason-1 a été officiellement arrêtée par les agences spatiales CNES et NASA le 1er juillet 2013. Jason-1 avait été lancé le 7 décembre 2001 par une fusée Delta2 depuis la base Air Force de Vandenberg en Californie. Conçu à l’origine pour une durée de vie de 3 à 5 ans, le satellite a passé plus de 11 ans en orbite, ce qui en fait l’une des plus longues missions d’océanographie spatiale. Les relevés effectués par les instruments de Jason-1 a permis de déterminer avec une précision extrême les variations de topographie de la surface des océans : cette observation altimétrique donne accès aux courants océaniques, ainsi qu’au suivi climatique et à la météorologie marine.

« Jason-1 a été un succès retentissant sur les plans scientifique, technique et international » a commenté John Grunsfeld, Directeur adjoint des missions scientifiques de la NASA. « La mission a atteint chacun de ses objectifs, démontrant comment une série climatique long-terme devait être établie quand plusieurs satellites se succèdent. Depuis son lancement, Jason-1 a permis de cartographier près de 4 centimètres d’élévation du niveau moyen des océans, un indicateur fondamental du changement climatique et une résultante directe du réchauffement global. La série Jason établit la mesure la plus précise de ce phénomène ressenti sur la planète entière. »

Selon Jean-Yves Le Gall, Président du CNES: « Par la richesse et la diversité de ses résultats, Jason-1 aura été une mission en tous points exemplaires. Jason-1 a en effet non seulement contribué à améliorer l’enregistrement climatique établi par TOPEX/Poseidon, mais a aussi permis des observations précieuses pour les études de la fine échelle océanique sur sa seconde orbite. Même une fois placé sur son orbite de « fin de vie », il a permis d’effectuer des observations inédites sur le champ de gravité de la Terre, en maintenant une grande qualité de la mesure jusqu’à son dernier jour. Les apports de Jason-1 à la science sont multiples et d’un intérêt majeur dans de nombreux domaines des sciences de la Terre. »

Le projet Jason-1 a été décidé dans les années 90 par le CNES et la NASA pour assurer la succession de TOPEX/Poseidon. Il démontrait la volonté commune d’établir une coopération à long terme entre la France et les Etats-Unis dans le domaine de l’altimétrie, coopération qui se poursuit désormais avec SWOT (Surface Water and Ocean Topography), et une reconnaissance de cette technique comme pierre angulaire de l’observation des océans par satellite. De TOPEX/Poseidon à Jason-1, les ambitions scientifiques sont restées les mêmes, mais la solution technologique et le partage de responsabilité entre les deux agences spatiales a fortement évolué. Beaucoup plus petit et léger que son prédécesseur, il a été le premier satellite à utiliser la plate-forme PROTEUS développée par le CNES et Thales Alénia Space. L’instrument principal, le radar altimètre Poseidon-2 était de conception nouvelle, entièrement numérique et le système d’orbitographie précise comprenait l’un des premiers modèles de récepteurs GPS de précision géodésique, développé par Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. Les autres instruments de la charge utile étaient le radiomètre micro-onde (JPL) et l’instrument d’orbitographie DORIS (CNES), ainsi qu’un réflecteur laser (JPL). Ces choix de technologies se sont avérés gagnants, créant ainsi les éléments du développement d’une filière d’altimétrie de référence poursuivie depuis avec OSTM/Jason-2 (NOAA/EUMETSAT/NASA/CNES) lancé en 2008 et Jason-3 (NOAA/EUMETSAT/NASA/CNES) prévu pour 2015.

De 2001 à 2013, Jason-1 aura été un contributeur majeur pour la surveillance d’une variable climatique essentielle : l’élévation du niveau des océans. Ceci a été rendu possible par la précision de ses mesures, la fiabilité sur le long terme des instruments embarqués et le travail continu de validation effectué au sol. Tout au long de sa carrière, Jason-1 a été étalonné finement à l’aide d’observations in-situ, comparé aux autres altimètres en vol et les algorithmes de traitement sol ont été maintenus au plus haut des connaissances scientifiques dans le domaine. Durant ses 6 premiers mois d’opération, Jason-1 a été placé au plus près de TOPEX/Poseidon, afin d’assurer un étalonnage réciproque des deux missions qui survolaient ainsi la même zone de l’océan pratiquement en même temps. Ceci a permis de démontrer la capacité à construire des séries longues et homogènes de données sur le climat au travers de missions successives, et ce protocole d’inter-étalonnage, reconduit entre Jason-1 et OSTM/Jason-2 est désormais adopté comme processus de routine dans la phase de transition entre 2 missions d’altimétrie. Tous ces efforts ont permis de prolonger la décennie de mesures du niveau des océans initiée par TOPEX/Poseidon depuis 1993, en maintenant un niveau d’incertitude sur la mesure sous la barre des 0,5 mm/an. Désormais, OSTM/Jason-2 assure la continuité de cette observation long terme, objectif que Jason-3 et les missions suivantes comme Jason-CS devront poursuivre dans les années à venir.

TOPEX/Poseidon avait démontré l’intérêt de l’altimétrie pour accéder à l’observation de la dynamique et de la variabilité des océans. En synergie avec le projet Jason-1, un effort international ambitieux et coordonné a permis le développement en parallèle d’un réseau de mesures in-situ complémentaire (plus de 3000 flotteurs ARGO déployés au travers du globe), et de méthodes numériques permettant de représenter et modéliser l’océan (projet GODAE : Global Ocean Data Assimilation Experiment). Aujourd’hui, divers organismes dans le monde génèrent en continu des analyses et prévisions de l’état de l’océan, pour une large palette d’applications. Ces systèmes ont tous en commun de s’appuyer sur ce triptyque « modèle/observations in situ/observations satellites ». La série des Jason en est un élément clé, servant de mission de référence pour l’inter-étalonnage de toutes les autres missions d’altimétrie.

11,5 ans en orbite, soit 4 fois la durée de vie prévue, cela représente plus de 53 000 orbites autour du globe, plus de 1 million de produits distribués aux utilisateurs et au final plus de 3500 publications scientifiques : un joli bilan pour cette mission. Jusqu’à la décision d’arrêter la mission prise cette semaine, le fonctionnement de l’ensemble du système (satellite+segment sol+utilisateurs) a été exemplaire grâce à un engagement constant de tous les acteurs. La communauté de l’altimétrie fédérée autour de l’Ocean Surface Topography Science Team (OSTST) permet un échange constant entre les ingénieurs des agences spatiales et les utilisateurs et démontré qu’une intégration réussie des équipes opérationnelles, projets et scientifiques favorise les meilleurs résultats. En résumé, Jason-1 a largement dépassé ses spécifications et ses objectifs scientifiques d’origine.

Depuis 2010 et l’entrée en vigueur de la Loi sur les Opérations Spatiales, le CNES et la NASA avaient engagé un processus commun de réflexion pour éviter de laisser un objet inerte sur l’orbite de référence altimétrique (1336 km, 66°), orbite qui sera encore longtemps utile aux missions Jason-2, Jason-3, Jason-CS. Compte tenu de son vieillissement et de la perte de certaines redondances, Jason-1 avait donc été préventivement vidé de la plus grande partie de ses ergols et placé sur une orbite de « fin de vie» en avril 2012. Là encore, la volonté et l’implication de tous les acteurs a permis de se positionner sur une orbite qui soit à la fois compatible des contraintes règlementaires et qui ouvre un nouveau champ d’application avec le géoïde marin. Un cycle entier de 406 jours a pu être acquis sur cette orbite, et les premières cartes renouvelées de champ de gravité et de bathymétrie sont en cours d’élaboration. C’est sur cette orbite que, le 21 juin 2013, l’émetteur bande S de Jason-1 a cessé de fonctionner, coupant toute communication du satellite vers le sol et marquant ainsi la fin de la mission scientifique. Cette panne n’interdisant pas aux ingénieurs du CNES d’envoyer des commandes au satellite, les opérations de passivation ont été réalisées le 1er juillet 2013, conformément à la procédure de « fin de vie » précédemment établie.

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