Instruments
Sentinel-3 embarque plusieurs instruments. La charge utile pour l'altimétrie est composée d'un radar altimètre SRAL, d'un radiomètre micro-ondes, d'un triple système d'orbitographie précise (Doris, GNSS et LRA). Des instruments dédiés à la couleur et à la température de surface sont également embarqués (SLSTR et OLCI).
Principaux instruments à bord de Sentinel-3
Altimètre SRAL
SRAL est issu de l'altimètre Doppler Siral de Cryosat.
La fréquence principale utilisée pour la mesure de la distance satellite-surface est la bande Ku (13.575 GHz, largeur de bande de 350 MHz), mais contrairement à Cryosat, une seconde fréquence est utilisée. La bande C (5.41 GHz, largeur de bande de 320 MHz) sert à la correction ionosphérique.
Le radar peut être utilisé selon deux modes :
- mode basse résolution (Low-Resolution Mode LRM) : mode altimétrique conventionnel
- mode "SAR" : mode haute résolution le long de la trace
Le mode LRM n’a été utilisé que pendant la phase de validation en vol, le mode SAR (avec une résolution le long de la trace de l'ordre de 300 m) est le mode opérationnel utilisé en continu depuis début Mai 2016.
Deux boucles de poursuites sont prévues, une boucle fermée (positionnement autonome de la fenêtre de mesure utilisant un algorithme médian) et une boucle ouverte (position de la fenêtre de mesure basée sur une connaissance a priori de l'altitude de la surface dérivée d'un modèle numérique de terrain (MNT/OLTC)). Ce mode est utilisé de manière continue sur les océans et sur certaines surfaces continentales (notamment sur les zones montagneuses) afin d’améliorer la couverture en données.
Radiomètre MWR
Le design et les spécifications du MWR de Sentinel-3 sont basés sur ceux du MWR d'Envisat. L'instrument mesure la température de brillance à 23.8 et 36.5 GHz, avec une largeur de bande de 200 MHz dans chaque fréquence. La fréquence la plus basse est plus sensible à la vapeur d'eau atmosphérique, la plus haute à l'eau liquide nuageuse.
Systèmes de localisation précise
Doris
Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS) est un système de localisation satellite conçu à la fin des années 1980 par le Cnes comme nouveau système pour la fourniture d'orbites précises à bord de satellites d'observation de la Terre en orbite basse. Les opérations Doris se basent sur un réseau dense de stations au sol, transmettant un signal omnidirectionnel à une fréquence connue (2 GHz et 400 MHz).
Sentinel-3 est équipé d'un récepteur de nouvelle génération (multi-canaux et numérique) développé par le Cnes. Ce type de récepteur est aussi embarqué sur Jason-2, Jason-3, Saral et Cryosat. Il est capable de suivre 7 balises simultanément. La précision de l'orbite bord Doris sur Sentinel-3 est meilleure que 5cm sur la composante radiale. C’est le système fournissant la meilleure qualité à bord à l’échelle mondiale ! Cette orbite bord permet également le contrôle du mode de poursuite en boucle ouverte de l'altimètre SRAL.
La performance attendue de l'orbite Doris précise en temps différé est d'environ 2 cm, la combinaison GPS-Doris dans les traitements d'orbitographie permet d'améliorer encore la performance finale.
GNSS
Le récepteur GPS de Sentinel-3 GPS contribue au contrôle du satellite, fournit un temps précis à bord, contrôle le mode de poursuite en boucle ouverte de l'altimètre en fournissant une position radiale temps réel et des mesures pour l'orbite précise au final. Il dispose de 8 canaux permettant de suivre les signaux de la constellation GPS.
Laser Retro Reflector (LRR)
Le Laser Retro Reflector (LRR) de Sentinel-3 est un instrument passif qui agit comme une cible pour les tirs lasers réalisés depuis des stations sol.
Instruments dédiés à la couleur et à la température de surface
Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR)
Le Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR) mesure les températures des océans et des surfaces continentales en continu avec une précision de moins de 0,3 K. Dans la continuité de l'instrument AATSR (Advanced Along Track Scanning Radiometer) d'Envisat, il maintient une approche duale de vue suivant la trace et de balayage et fournit des mesures avec une résolution spatiale de 500 m pour le visible, le proche infrarouge et les longueurs d'ondes courtes dans les canaux infrarouge, et avec une résolution d'1 km pour les canaux dans l'infrarouge thermique.
De plus, SLSTR inclus deux canaux infrarouge thermiques dédiés qui sont optimisés pour la détection active des feux ainsi que la mesure de la puissance radiative des feux, ce qui est important pour les services Copernicus "Emergency Response and Climate".
Ocean and Land Colour Instrument (OLCI)
L'Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) est basé sur l'héritage de l'instrument MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) d'Envisat et possède 21 bandes distinctes dans le domaine spectral de 0,4–1,02 μm (soit 400 - 1020 nm) adaptées spécialement à la couleur des océans, la végétation et les exigences de mesures de corrections atmosphériques. Il a une résolution spatiale de 300 m pour toutes les mesures et une largeur de fauchée de 1270 km, recouvrant la fauchée de l'instrument SLSTR. La nouvelle vue d'OLCI de la Terre permet le suivi des écosystèmes océaniques, l'aide à la gestion des cultures et de l'agriculture et fourni une estimation des aérosols atmosphériques et des nuages, ce qui apportera un bénéfice sociétal significatif à travers des prises de décisions mieux informées.
