Tropical Rainfall Measuring Mission

En 1985, la NASA propose à l'Agence spatiale de développement spatial du Japon (National Space Development Agency of Japan - NASDA) et au CRL de construire ensemble le satellite projeté : un des initiateurs du projet est la météorologue Joanne Simpson. L'objectif principal est d'améliorer les modèles climatiques et ainsi d'affiner les prévisions météorologiques. Les cinq instruments qui doivent équiper TRMM sont, outre le radar bi-fréquence, un capteur (scanner) micro-ondes passif multi-canaux à double polarisation analogue à SSM/I, un radiomètre à simple fréquence, un capteur (scanner) visible et infrarouge similaire à l'instrument AVHRR. L'accord entre les deux agences spatiales est formalisé en 1988 puis le projet est approuvé et l'année suivante les études techniques commencent. Le Japon fournit le lanceur H-II et le radar météorologique tandis que les États-Unis développent la plate-forme du satellite ainsi que les quatre autres instruments[4].

De 1988 à 1993, les caractéristiques du satellite sont mises au point. Le radar est testé lors de campagnes aéroportées. Plusieurs orbites sont étudiées. Une orbite terrestre basse circulaire de 350 km, avec une inclinaison faible de 35,0°, est retenue car elle est la mieux adaptée aux objectifs du programme et au fonctionnement du radar. En 1993, la construction du satellite débute tandis que les équipes scientifiques chargées d'analyser les données sont sélectionnées en 1994. Une équipe constituée de responsables scientifiques des deux pays participants est formée pour assurer la coordination des travaux.

La plate-forme utilisée pour déterminer son orientation avec des senseurs de Terre ESA (Earth Sensor Assembly), solaires DSS (Digital Sun Sensors) et solaires CSS (Coarse Sun Sensors), un magnétomètre tri-axial TAM (Three-Axis Magnetometer), et des gyroscopes. Les modifications d'orientation sont effectuées à l'aide de trois magnéto-coupleurs MTB (Magnetic Torquer Bars) et d'une ensemble de roues de réaction. L'orientation du satellite est déterminée avec une précision de 0,18°. TRMM utilise pour son énergie deux ensembles de panneaux solaires qui fournissent 1 100 watts (en moyenne 850 watts). Les communications avec les stations terriennes se font en bande S via les satellites relais TDRS de la NASA. Le débit pour les liaisons descendantes est de 170 kilobits/s en temps réel et de 2 mégabits/s lorsque les données envoyées sont au préalable stockées.

Schéma du satellite.

Schéma montrant la taille et la position des régions observées par les différents instruments.

Le radar météorologique PR (Precipitation Radar) est le premier instrument de ce type à être envoyé dans l'espace afin de produire des cartes en trois dimensions des tempêtes tropicales. Les données obtenues montrent la structure des précipitations dans les nuages, le type, l'étendue verticale de ces précipitations et la hauteur du point de congélation en déterminant le niveau de la bande brillante. Ces informations sont prises en plusieurs pas de temps de telle sorte qu'en appliquant l'équation de continuité de masse, on peut déduire les échanges de chaleurs, la température et l'humidité dans l'atmosphère et introduire ces données dans les modèles de prévision numérique du temps[6].

L'imageur du TRMM est un récepteur passif des micro-ondes émises par l'atmosphère et les nuages. TMI (TRMM Microwave Imager) est spécialement conçu afin de pouvoir estimer les quantités de pluie sur de larges surfaces sondées par le satellite. Les faibles quantités d'énergie dans le domaine micro-ondes sont en effet reliées à l'émission des molécules d'eau et donc au contenu en vapeur d'eau, précipitation et nuages. C'est un instrument de petite dimension, utilisant peu d'énergie pour fonctionner et donnant des informations sur une grande étendue. Ce type d'instrument équipe les satellites météorologiques depuis fort longtemps et constitue le principal instrument de TRMM[7].

Comme dans tous les satellites météorologiques, TRMM utilise un groupe de capteurs dans le domaine visible et infrarouge qui est baptisé VIRS (Visible Infrared Scanner). Ceux-ci font partie de la panoplie de capteurs pour estimer les précipitations. Ces capteurs sont sensibles à cinq gammes de longueurs d'onde, entre 0,63 à 12 micromètres, émises par la Terre et son atmosphère. Ces capteurs utilisés conjointement permettent de délimiter les zones nuageuses et donc celles avec précipitations. L'autre rôle, encore plus important, est d'étalonner les autres instruments du TRMM à partir de comparaison avec les autres satellites météorologiques géostationnaires, comme GOES, et héliosynchrones, comme les TIROS[8].

Le capteur de radiation terrestre CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) mesure l'énergie au sommet de l'atmosphère et estime celle dans les couches en dessous jusqu'à la surface. Utilisant les informations à très grande résolution des autres capteurs, CERES peut extraire les propriétés des nuages, incluant leur base, sommet, couverture du ciel et la grosseur des gouttelettes/cristaux de glace qui les forment. Ceci est important pour comprendre la microphysique des nuages et son influence sur la climatologie afin d'améliorer les modèles de prévision à très long terme[9].

Le détecteur de foudre LIS (Lightning Imaging Sensor) est un petit instrument très sophistiqué qui mesure les impacts de la foudre dans les tropiques à l'aide d'un capteur optique et d'éléments électroniques permettant de localiser précisément sa position dans un orage. Le champ de vision de cet instrument est suffisant pour pouvoir observer un point particulier de la Terre durant 80 secondes, ce qui assez pour estimer le taux de coups de foudre ce qui est une indication du développement ou de l'affaissement de l'orage[10].

La mission primaire de TRMM s'achève en 2001, mais les deux pays décident de la prolonger car le satellite continue de fournir des données sans équivalent pour la recherche climatique et les prévisions météorologiques. Pour allonger sa durée de vie son altitude est rehaussée de 350 à 400 km le 7 août 2001 ce qui permet de réduire la traînée créée par l'atmosphère résiduelle : en étant placé à une altitude plus importante, où la densité de l'atmosphère est plus faible, le satellite est moins freiné et peut donc économiser les ergols brûlés pour maintenir l'orbite[4]. Par la suite, la mission est prolongée à plusieurs reprises. En vieillissant le satellite commence à présenter des problèmes de fiabilité. Des problèmes affectant son accumulateur diminuent la quantité d'énergie disponible et les opérateurs décident en mars 2014 d'arrêter l'instrument VIRS. En juillet 2014, TRMM épuise les ergols disponibles pour les corrections d'orbite et en mars 2015 la réserve disponible pour éviter les débris spatiaux et les autres satellites. Désormais l'orbite se dégrade inexorablement. En avril 2015, 17 ans après le lancement, les responsables de TRMM arrêtent le recueil des données et mettent fin à la mission[13]

Les modélisations effectuées prédisent que le satellite d'un peu plus de 2 tonnes et de la taille d'un gros 4 x 4 doit effectuer sa rentrée atmosphérique vers le 17 juin. Environ 12 pièces de l'engin spatial, représentant environ 4% de la masse, doivent survivre à la destruction et toucher le sol. La probabilité qu'une personne soit touchée par un débris est évaluée à 1/4 000. Depuis le début de l'ère spatiale, personne n'a jamais été touché par un débris spatial[14]^,[15]. Le satellite effectue finalement sa rentrée atmosphérique le 16 juin au-dessus de l'océan Indien et les débris non consumés sont engloutis à environ 1 700 km à l'ouest de la côte australienne[16].

• Cyclone tropical.
• Cyclogénèse tropicale.
• Global Precipitation Measurement Core Observatory, successeur de TRMM.

• (en) Site internet du programme TRMM .
• (en) Page consacrée à TRMM sur le site EO Portal de l'Agence spatiale européenne .
• (en) Données et applications de TRMM par l'université du Colorado ([PDF], 3,5MB).

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