Elektro-L | Charge utile1. Le système MSU-GS1.1. GénéralitésLa principale charge utile des satellites météorologiques Elektro-L est le Système de Balayage Multispectral MSU-GS (Многозональное Сканирующее Устройство - Геостационар), fourni par l'entreprise RKS. Il permet d'observer la Terre depuis l'orbite géostationnaire dans différentes bandes de fréquence. Il produit une image toutes les 30 minutes en fonctionnement normal, mais cette fréquence peut être doublée pour observer des phénomènes dynamiques comme des tsunamis ou des typhons [1]. Le MSU-GS est constitué de deux modules : le MSU-GS-VD, qui prend des images dans trois bandes du spectre visible, et le MSU-GS-IK qui prend des images dans sept bandes du spectre infrarouge. A chaque séance d'observation, ce sont donc dix images qui sont prises [1].
Fig. 1.1.1 : Le système MSU-GS du satellite Elektro-L n°1. 
Fig. 1.1.2 : Le système MSU-GS du satellite Elektro-L n°2. 1.2. Le module MSU-GS-VDLe module MSU-GS-VD est constitué d'un miroir (1) qui capte le flux lumineux et le renvoie vers deux objectifs (2), qui sont inclinés de 4°45' par rapport à la ligne de visée. Chaque objectif permet d'observer une moitié du disque terrestre. Le flux est ensuite réfléchi sur deux miroirs (3, 4) et passe au travers de trois filtres (5, 6, 7) qui permettent d'extraire les fréquences recherchées, qui sont ensuite captées par trois capteurs CCD (8, 9, 10) [1]. 
Fig. 1.2.1 : Schéma du MSU-GS-VD. Pour améliorer la précision des images, deux sources de lumière (14) permettent, via des miroirs (11), des filtres (12) et des petits objectifs (13), de calibrer les capteurs CCD [1]. 
Fig. 1.2.2 : Image prise par le MSU-GS du satellite Elektro-L n°1. 1.3. Le module MSU-GS-IKLe module infrarouge MSU-GS-IK observe la Terre grâce à un miroir mobile (1) orientable selon deux axes. Il est mû par les systèmes de positionnement PKR-T (Привод Кадровой Развертки) et BSKR-T (Блок Строчно-Кадровой Развертки) fournis par le SKB KP de l'Institut de Recherche Spatiale (IKI), et dont l'erreur de positionnement angulaire est de 18" [1]. Les essais de ce système ont été réalisés par Astron-Elektronika, et les composants électroniques sont fournis par l'entreprise américaine Actel [9]. 
Fig. 1.3.1 : Schéma du MSU-GS-IK n°1. Le flux capté par le miroir (1) est envoyé vers un miroir sphérique (2) de 220mm de diamètre qui le renvoie sur deux objectifs (3, 4), puis sur un miroir rotatif (5) et, enfin, sur un système de filtres qui séparent les différentes longueurs d'ondes (6). Des filtres interchangeables (7) permettent ensuite de séparer plus finement, puis des objectifs (8) envoient le flux sur des capteurs multiéléments au tellurure de mercure-cadmium (9) fournis par NPO Orion et maintenus à 79K par un système de refroidissement fourni par le VNIIEM [1]. 
Fig. 1.3.2 : Le PKR-T (à gauche) et le BSKR-T. L'exploitation du MSU-GS-IK sur le satellite Elektro-L n°1 a révélé d'importants défauts de conception, et le module a été fortement modifié à partir du deuxième exemplaire [1]. 
Fig. 1.3.3 : Schéma du MSU-GS-IK n°2. 2. Le complexe GGAK-E2.1. GénéralitésEn plus de leur système MSU-GS, les satellites Elektro-L sont équipés d'un Complexe d'Instruments Héliophysiques et Géophysiques, ou GGAK-E (Гелиогеофизический Аппаратурный Комплекс), fourni par RKS. Il est dédié à la surveillance des éruptions solaires, des radiations dans l'environnement terrestre, du champ magnétique terrestre, de la magnétosphère, de l'ionosphère et de l'atmosphère. Il est constitué de sept instruments de mesure, d'un boîtier électronique BND-E et d'un ensemble de câbles. 2.2. Le spectromètre SKIF-6Fourni par le NII YaF de l'Université Nationale de Moscou (MGU), le spectromètre SKIF-6 a une masse de 6kg et consomme 6W [2]. Destiné à analyser les rayonnements corpusculaires, il permet de mesurer : - le flux différentiel des protons et électrons en fonction de leur énergie, pour les particules dont les énergies sont comprises entre 0,05keV et 20keV, - les flux d'énergie des électrons (entre 0,15 et 1,0MeV) et des protons (entre 0,85 et 150MeV). Sur le satellite Elektro-L n°3, il a été remplacé par la version SKIF-VE similaire à celle qui équipe les satellites Arktika-M. 2.3. Le spectromètre SKL-ELe spectromètre à Rayons Cosmiques Solaires SKL-E (Спектрометр Солнечных Космических Лучей) est fourni par le NII YaF de l'Université Nationale de Moscou (MGU). Il n'est pas présent sur le satellite Elektro-L n°3 [8]. Il permet de mesurer la densité de flux d'électrons sur cinq canaux (Ee≥0,2MeV, Ee≥2,3MeV, Ee=2,3-4,2MeV, Ee=4,2-6MeV, Ee=6-20MeV) et la densité de flux de protons sur huit canaux (Ep≥3,5MeV, Ep≥13,5MeV, Ep=13,7-23MeV, Ep=23-42MeV, Ep=42-112MeV, Ep=112-320MeV, Ep=3,5-95MeV, Ep≥100MeV). Il consomme 6W et a une masse de 6kg [2]. 2.4. Le détecteur GALS-EGALS-E est un détecteur de rayons cosmiques fourni par l'Institut de Géophysique Appliquée (IPG) de Moscou. Il permet de mesurer la densité de protons sur trois canaux (Ep≥600MeV, Ep≥800MeV, Ep≥1200MeV) [2]. Il consomme 3W et a une masse de 5,75kg [2]. 
Fig. 2.4.1 : L'instrument GALS-E sur le satellite Elektro-L n°2. Sur le satellite Elektro-L n°3, il a été remplacé par la version GALS-VE similaire à celle qui équipe les satellites Arktika-M. Il est constitué des instruments GALS-VE-Tch et GALS-VE-S, et il est capable de mesurer la densité d'électrons sur quatre canaux (Ee≥0,15MeV, Ee≥0,7MeV, Ee≥1,7MeV, Ee≥4,2MeV), en plus des mesures de densité de protons [7]. 2.5. Le capteur ISP-2MLe capteur de Mesure de la Constante Solaire ISP-2M (Измеритель Солнечной Постоянной) est fourni par l'Université Nationale de Saratov (SGU). Il permet de mesurer le flux de rayonnements solaires dans les longueurs d'onde comprises entre 0,2 et 100μm, et dans une gamme comprise entre 700 et 1500W/m² [2]. 
Fig. 2.5.1 : Le capteur ISP-2M. L'instrument peut consommer jusqu'à 19W (en fonction de son régime de fonctionnement) et il a une masse de 12kg [2]. Son emplacement est montré sur la figure 2.4.1. Il n'a pas été embarqué sur le satellite Elektro-L n°3 [8]. 
Fig. 2.5.2 : Schémas de fonctionnement du capteur ISP-2M. 2.6. Le détecteur DIR-ELe détecteur de rayons X DIR-E (Детектор Измерения Рентгеновского излучения) est exploité par l'Institut de Géophysique Appliquée (IPG) de Moscou et il est fourni par le TsKB GMP d'Obninsk, qui fait partie de la NPO Taïfounn. 
Fig. 2.6.1 : Le détecteur DIR-E. Il permet de mesurer le rayonnement solaire dans la bande X entre 0,2 et 0,8nm. Il consomme 5W sous 27V et a une masse de 3kg [3]. Il est monté sur le support du panneau solaire, à côté de l'instrument VUSS-E, afin d'être constamment pointé vers le Soleil [5]. 2.7. Le spectrophotomètre VUSS-ELe spectrophotomètre solaire ultraviolet à vide VUSS-E (Вакуумный Ультрафиолетовый Солнечный Спектрофотометр) est exploité par l'Institut de Géophysique Appliquée (IPG) de Moscou et il est fourni par le TsKB GMP d'Obninsk, qui fait partie de la NPO Taïfounn. 
Fig. 2.7.1 : Le spectrophotomètre VUSS-E. Il permet de mesurer l'intensité du rayonnement solaire sur la bande HLα (121,6nm) entre 1 et 30erg/cm².s [2]. Il a une masse de 5kg, est alimenté sous 27V et consomme jusqu'à 9W [3]. Il est monté sur l'armature du panneau solaire, à côté de l'instrument DIR-E, afin d'être en permanence pointé vers le Soleil. 
Fig. 2.7.2 : Les instruments DIR-E et VUSS-E sous le satellite Elektro-L n°3. 
Fig. 2.7.3 : Schéma de la position des instruments DIR-E
(à gauche) La calibration a été faite à l'Institut de Physique Nucléaire de la division sibérienne de l'Académie des Sciences (IYaF SO RAN). La détection est basée sur le tube photomultiplicateur FEU-152 [4]. 2.8. Le magnétomètre FM-ELe magnétomètre fluxgate FM-E (Феррозондовый Магнитометр) est exploité par l'Institut de Recherche en Radiophysique (NIRFI) de Moscou et il est fourni par le Centre d'Instrumentation Physique de l'Institut de Physique Générale de l'Académie des Sciences (TsFP IOF RAN). Il permet de mesurer les trois composantes du vecteur de l'induction magnétique du champ magnétique terrestre avec une précision de ±5nT. Il est positionné à l'extrémité d'une perche de 6m, a une masse de 3kg et consomme 4W sous 27V [2][6]. Cet instrument n'est pas présent sur le satellite Elektro-L n°3 [8]. 3. Le système d'enregistrement BSSDLe rôle du Système Embarqué de Stockage des Données BSSD (Бортовая Система Сбора Данных) est de mémoriser toutes les informations du satellite, aussi bien ses données de fonctionnement que les données recueillies par ses instruments, avant de les transmettre au sol par radio [2]. Il est constitué d'un boîtier de 16,7kg qui contient deux unités de traitement du signal, deux processeurs, deux alimentations et quatre générateurs de fonction. Il offre une mémoire totale de 384Mo et consomme 25W [2]. 4. Le système de transmission BRTKLe Système Radiotechnique Embarqué BRTK (Бортовой Радиотехнический Комплекс) remplit les rôles suivants [2] : - échanger les données météorologiques entre les stations régionales (SKS-R) et la station centrale (SKS-Ts) - diffuser les données météorologiques formatées de la station centrale (SKS-Ts) et les stations annexes SPOI-E, SPKI et APPI-M. - retransmettre au sol les données stockées dans le BSSD - retransmettre les données météorologiques des stations PSD vers la station SPDP. - relayer les signaux de détresse émis par les balises du réseau COSPAS-SARSAT. Le BRTK est constitué du bloc de retransmission BRTR-E, constitué d'un transpondeur centimétrique et d'un transpondeur décimétrique, et d'un ensemble d'antennes AFS. Celui-ci comprend deux antennes directionnelles paraboliques ONA et quatre antennes omnidirectionnelles NA, la première (NA-1) ne servant qu'à la réception du signal, et les trois autres à sa retransmission [2]. 
Fig. 4.1 : Disposition des antennes du BRTK. Bibliographie
[1] ANDREÏEV, R., et. al., Многозональное Сканирующее Устройство для геостационарного метеоспутника "Электро-Л" Dernière mise à jour : 4 février 2023 |
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