Lancement réussi de la mission Demeter

La mission DEMETER a un objectif à la fois scientifique et technologique. Le contenu scientifique a été proposé par plusieurs laboratoires du CNRS spécialisés en sciences de la Terre et dans la physique de l'ionosphère, sous le leadership du LPCE. DEMETER inaugure la filière de microsatellites Myriade développée par le CNES pour répondre, en particulier, aux besoins de la communauté scientifique. Il a été lancé le 29 juin 2004 à 8h30 (heure francaise) par un lanceur ukrainien Dnepr, depuis le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan. DEMETER est maintenant placé sur une orbite polaire quasi héliosynchrone à environ 710 km d'altitude, pour une durée de vie de un an.

Décidée à la suite des recommandations formulées par le CPS du CNES lors de son séminaire d'Arcachon en 1998, la mission DEMETER a un objectif à la fois scientifique et technologique, en résonance avec l'intérêt croissant du grand public pour les phénomènes liés aux catastrophes naturelles et à la vie de notre planète.

DEMETER est essentiellement destiné à l'étude des perturbations ionosphériques associées aux phénomènes géophysiques naturels comme les tremblements de terre, les éruptions volcaniques ou les raz-de-marée (tsunamis). Des émissions électromagnétiques associées à des tremblements de terre ont été à plusieurs reprises observées par des satellites (en 1960 et 1964) et coroborées par des expériences de laboratoire. Les hypothèses actuelles qui se focalisent sur la production d'ondes par la compression de roches lors d'un séisme, la diffusion d'eau dans les régions de l'épicentre, ainsi que la redistribution de charges électriques à la surface de la Terre et dans son atmosphère ne pourront être vérifiées ou infirmées qu'après une observation systématique de l'ionosphère comparée aux données sismiques. Les enjeux sont importants dans le domaine de la prévision des risques naturels. DEMETER étudiera également des perturbations de l'environnement électromagnétique de la planète liées à l'activité humaine. Cette mission est donc de nature exploratoire et vise à compléter par des mesures spatiales systématiques, les observations effectuées au sol par le réseau de surveillance sismique. A terme, la mission DEMETER devrait nous éclairer sur les phénomènes électromagnétiques engendrés par les soubresauts de notre planète ainsi que sur les couplages existants entre les enveloppes solides et fluides de la Terre.

La réception, le traitement et la distribution des données se feront au sein du centre de mission scientifique placé sous la responsabilité du Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement à Orléans (CNRS-Université d'Orléans). L'Institut de Physique du Globe de Paris (IPG-CNRS) est, quant à lui, chargé de fournir les fichiers répertoriant les événements sismiques survenus pendant la durée de vie du satellite enregistrés par le réseau GEOSCOPE(2) (IPG-CNRS), données indispensables à l'investigation de signaux associés aux tremblements de terre. D'autres laboratoires scientifiques participent au développement de la charge utile et à l'exploitation des résultats : le Centre d'études des Environnements Terrestre et Planétaires (CNRS-IPSL), le Centre d'Etudes Spatiales des Rayonnements (CNRS-UPS), l'Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand, l'Observatoire de Paris et le Centre Européen de Recherche et Technologie Spatiales (ESA-ESTEC).

A l'appui de cette mission, de nombreuses études seront menées de facon conjointe :

• des expériences complémentaires au sol dans certaines zones géographiques, comme sur le site de l'observatoire européen du golfe de Corinthe dans lequel est impliqué l'Institut National des Sciences de l'Univers (INSU-CNRS), permettront de comparer les mesures au sol et depuis l'espace en cas d'événement géologique
• des sondages ionosphériques utilisant les systèmes de radio positionnement GPS et Doris donneront accès au contenu électronique total de l'ionosphère en deux dimensions et viendront ainsi compléter les mesures de DEMETER.

De plus, un appel à propositions de recherche scientifique a été émis par le CNES afin de constituer une équipe scientifique internationale autour de la mission. Les propositions d'expériences au sol ou de sondage ionosphérique pouvant venir compléter les mesures spatiales de DEMETER ont été encouragées.

Concernant le volet technologique de cette mission, DEMETER embarque principalement une expérimentation de contrôle d'orbite autonome basée sur l'utilisation d'un récepteur GPS Topstar 3000.

La maîtrise d'oeuvre du micro-satellite est assurée par le CNES : la charge utile, incluant les instruments scientifiques, a été assemblée et testée dans les locaux du Centre spatial de Toulouse depuis 2000, ce qui constitue un véritable retour aux sources pour le CNES. Les équipes en charge de la coordination générale et du développement des charges utiles scientifiques ou technologiques ont assemblé, intégré et vérifié les composants mécaniques, électriques et optiques afin d'obtenir les sous-systèmes du satellite. L'industriel intégrateur est Latécoère, le responsable du logiciel de vol est CS-SI, le responsable pour la structure et le harnais, Realix, et Steel pour le calculateur de bord.

DEMETER a été lancé par le lanceur Dnepr-LV, missile SS-18 converti commercialisé par la société ukrainienne Kosmotras. Ce lancement, dont la charge utile est également complétée par huit autres petits satellites(1), est le premier d'un lanceur Dnepr vers le Sud. Dans la configuration choisie pour ce lancement, Dnepr-LV est un lanceur à trois étages superposés, dont le 3ème étage a été doté d'un nouveau logiciel de vol chargé du pilotage du lanceur et de la séparation des satellites. Lors du décollage, le lanceur Dnepr-LV est expulsé par haute pression d'un silo avant que s'allume le premier étage à 20m du sol. La durée de propulsion des trois étages est respectivement 108s, 170s et 630s. La durée totale du vol jusqu'à la dernière séparation du satellite DEMETER est d'environ 15mn.

Ce concept de microsatellite, modulaire et léger, ouvre de nouveaux horizons à la communauté scientifique. Grâce à ces technologies, il devient possible de réaliser à moindre coût et plus rapidement des satellites de cette catégorie pour des missions répondant à des objectifs de premier plan sur des sujets scientifiques plus risqués. Avec la mission DEMETER, le CNES, très impliqué dans l'ensemble des projets et programmes liés à la protection de la planète Terre, s'inscrit dans une démarche de coopération internationale pour la surveillance et l'étude de l'environnement à l'échelle mondiale.