FLEX et Sentinel-3C : comprendre les orbites de l’observation de la Terre

Le 8 octobre, l’Agence spatiale européenne (ESA) a publié les premières images de Sentinel-3C, nouveau satellite du programme européen d’observation de la Terre Copernicus : des vues de l’Italie, de l’Arctique canadien et des Caraïbes, ainsi que des premières mesures de hauteur des océans et de la calotte groenlandaise. Le satellite avait quitté la Guyane le 15 septembre en compagnie de FLEX, une mission scientifique conçue pour mesurer une lueur que l’œil ne voit pas : la fluorescence émise par les plantes pendant la photosynthèse. Les deux engins partagent une même famille d’orbite, dite héliosynchrone, que ce guide explique avec les autres grandes trajectoires des satellites.

I. Un lancement double

La fusée Vega-C, exploitée par l’italien Avio, a décollé de Kourou le 15 septembre à 3 h 21, heure de Paris, pour son vol VV30. C’était le premier lancement double de ce lanceur léger, capable de placer 2 300 kilogrammes en orbite basse. FLEX voyageait dans un adaptateur logé sous Sentinel-3C. Le satellite Copernicus a été séparé le premier, FLEX environ une heure plus tard, et les deux ont été pris en charge par le centre d’opérations de l’ESA à Darmstadt, en Allemagne.

II. FLEX, mesurer la lueur de la photosynthèse

Une plante n’utilise pas toute la lumière qu’elle absorbe. Une petite partie est réémise sous forme de fluorescence, une lumière rouge et rouge lointain dont l’intensité varie avec l’activité photosynthétique. La mesurer depuis l’espace revient à prendre le pouls de la végétation : un champ stressé par la sécheresse peut rester vert plusieurs jours alors que sa fluorescence a déjà baissé.

Le signal est minuscule, noyé dans la lumière solaire réfléchie. L’astuce consiste à l’observer dans les bandes d’absorption de l’oxygène atmosphérique, deux zones étroites du spectre, autour de 687 et 760 nanomètres, où la lumière du Soleil est en grande partie absorbée en traversant l’atmosphère : la fluorescence y ressort mieux. L’instrument FLORIS, fabriqué par l’italien Leonardo, couvre le domaine de 500 à 780 nanomètres avec un échantillonnage de 0,1 nanomètre dans ces bandes. Sa résolution au sol est de 300 mètres sur 300, pour des cartes mondiales mensuelles.

Construit par Thales Alenia Space en France, le satellite pèse 400 kilogrammes. Sa mission doit durer trois ans et demi après trois mois de mise en service. FLEX vole en tandem avec un satellite Sentinel-3, d’abord Sentinel-3A puis Sentinel-3C, afin de combiner presque simultanément sa mesure de fluorescence avec la température de surface, l’état de l’atmosphère et la couverture végétale mesurés par son voisin. C’est le premier satellite de l’ESA consacré à l’activité photosynthétique.

III. Sentinel-3C, la continuité de Copernicus

Sentinel-3C est destiné à succéder à Sentinel-3A, en orbite depuis février 2016, aux côtés de Sentinel-3B, lancé en avril 2018. Ces satellites mesurent la couleur des océans et des terres, la température de surface et la hauteur des mers. Leurs données alimentent aussi bien les prévisions océaniques que le suivi des feux de forêt ou de la qualité de l’eau. Selon l’ESA, la mise en service de Sentinel-3C prendra encore environ cinq mois, avant une exploitation conjointe par l’agence et Eumetsat, l’organisation européenne des satellites météorologiques.

IV. Pourquoi une orbite héliosynchrone

FLEX et Sentinel-3 tournent à environ 815 kilomètres d’altitude, sur une orbite inclinée de 98,6 degrés par rapport à l’équateur, qui les fait passer près des pôles. Cette inclinaison n’est pas choisie au hasard : elle exploite le léger renflement de la Terre à l’équateur, qui fait lentement tourner le plan de l’orbite, d’un tour complet par an, au même rythme que la Terre autour du Soleil. Résultat : le satellite survole chaque région à la même heure solaire locale. Les images prises à des semaines d’intervalle bénéficient d’un éclairage comparable, condition indispensable pour détecter un changement. D’où le nom d’orbite héliosynchrone. FLEX repasse exactement au-dessus du même point tous les 27 jours.

V. Les autres familles d’orbites

L’altitude détermine la période de révolution, c’est-à-dire le temps d’un tour de Terre, en vertu des lois de Kepler : plus le satellite est haut, plus il est lent.

• L’orbite basse, en dessous de 2 000 kilomètres, est celle de la Station spatiale internationale et des grandes constellations de télécommunications. Un tour y dure environ 90 minutes, à près de 7,8 kilomètres par seconde. C’est aussi là que le Starship de SpaceX a déployé ses premiers satellites opérationnels le 28 septembre.
• Les constellations mixtes combinent plusieurs altitudes : le futur système européen de connectivité sécurisée IRIS² prévoit 348 satellites répartis entre orbite basse et orbite moyenne, selon la Commission européenne.
• L’orbite moyenne accueille les systèmes de navigation. Les satellites Galileo y circulent à 23 222 kilomètres, sur trois plans inclinés de 56 degrés, et bouclent un tour en un peu plus de 14 heures.
• L’orbite géostationnaire, à 35 786 kilomètres au-dessus de l’équateur, a une période égale à la rotation de la Terre, 23 heures et 56 minutes : le satellite paraît immobile dans le ciel. C’est celle des satellites de télévision et de la météorologie, comme MTG-I2, lancé le 27 août par Ariane 6.
• Les points de Lagrange, comme L2 à environ 1,5 million de kilomètres, accueillent des observatoires comme Gaia ou Euclid, à l’abri des perturbations lumineuses et thermiques de la Terre.

VI. Ce qu’il faut surveiller

• La fin de la mise en service de FLEX, prévue environ trois mois après le lancement, et la publication de ses premières cartes de fluorescence.
• Les premières images du radiomètre de température de Sentinel-3C, annoncées par l’ESA comme imminentes.
• L’entrée en service opérationnelle de Sentinel-3C, attendue au printemps 2027, et la reconfiguration du tandem avec FLEX.

Sources

• ESA, premières images de Sentinel-3C (8 octobre 2026)
• ESA, lancement de FLEX et Sentinel-3C
• ESA, FLEX : faits et chiffres
• ESA, mission Sentinel-3
• ESA, les types d’orbites
• ESA, les satellites Galileo

Cet article a été préparé avec l’assistance d’une intelligence artificielle, à partir des sources citées.