Cet article possède un paronyme, voir Métope (homonymie).

MetOp
satellite météorologique à défilement

Vue d'artiste.

Données générales

Organisation	Agence spatiale européenne, EUMETSAT
Constructeur	EADS Astrium Satellites
Domaine	Météorologie, climatologie, océanographie, chimie de l'atmosphère, suivi des glaces
Nombre d'exemplaires	3
Statut	Opérationnel
Lancement	MetOp-A : 19 octobre 2006 MetOp-B : 17 septembre 2012 MetOp-C : 7 novembre 2018
Lanceur	Soyouz / Fregat
Fin de mission	MetOp-A : 15 novembre 2021 MetOp-B et C : 2027 ?
Durée de vie	5 ans
Site	www.eumetsat.int/our-satellites/metop-series

Caractéristiques techniques

Masse au lancement	4 083 kg
Masse instruments	920 kg
Dimensions	7,6 x 6,5 x 5,2 m
Ergols	Hydrazine
Masse ergols	314 kg
Contrôle d'attitude	Stabilisé sur 3 axes
Source d'énergie	Panneaux solaires
Puissance électrique	3 890 Watts (fin de vie)

Orbite

Orbite	Orbite héliosynchrone
Périgée	819 km
Apogée	821 km
Période de révolution	101,3 min
Inclinaison	98,7°

modifier

MetOp (acronyme de Meteorological Operational Polar Satellite) est la première famille de satellites météorologiques européens placés en héliosynchrone. Ils sont développés conjointement par l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'agence européenne météorologique EUMETSAT et fabriqués par la société EADS Astrium Satellites devenu par la suite Airbus DS. La mission principale de ces satellites est la météorologie opérationnelle. Mais, ayant été aussi conçus pour succéder aux satellites ERS, ils apportent également des contributions substantielles dans le domaine de la climatologie, l'océanographie, la surveillance des glaces et l'étude de la chimie de l'atmosphère. Ces gros satellites de plus de 4 tonnes embarquent onze instruments de mesure dont le capteur IASI élaboré par le CNES et réalisé par Alcatel Space dans l'établissement de Cannes. Trois satellites sont construits : MetOp-A placé en orbite en 2006, MetOp-B en 2012 et MetOp-C en 2018. Ils sont progressivement remplacés durant la décennie 2020 par les satellites MetOp-SG dont le premier exemplaire est placé en orbite en 2025.

En 1960 les États-Unis lancent le premier satellite météorologique TIROS-1. Au cours des décennies suivantes, les agences américaines de la NOAA et la NASA maintiennent sur l'orbite polaire des satellites météorologiques^{[Note 1]} de la famille TIROS. A compter de 1978 la France et le Royaume-Uni se joignent au projet (le développement des satellites est toujours réalisé par la NASA) dans le cadre du programme POES (Polar Orbiting Environmental Satellite). Le premier satellite de ce programme est Tiros-N lancé en 1978. Quatre satellites polaires opérationnels sont constamment maintenus en orbite dans quatre plans orbitaux : deux satellites météorologiques militaires DMSP effectuant leur survol le matin et dans l'après-midi et deux satellites POES effectuant des survols en mi-matinée et dans l'après-midi. Depuis le lancement de Tiros-1, les États-Unis mettent à disposition de toute la communauté météorologique mondiale les données collectés par ses satellites météorologiques sans demander de contributions financières. L'Europe a envisagé de disposer de ses propres satellites météorologiques polaires mais a décidé de privilégier le développement de satellites météorologiques géostationnaires (Météosat) dont le premier exemplaire est lancé en 1977^[1].

Au début des années 1990, l'Europe décide d'apporter sa contribution à la collecte des données météorologiques depuis l'orbite polaire. La projet de développement de satellites météorologiques polaires européens, baptisés MetOp (Meteorological Operational Polar Satellite), est approuvé en même temps que celui de trois satellites météorologiques géostationnaires Météosat seconde génération au cours du conseil des ministres de l'Agence spatiale européenne qui se tient à Grenade (Espagne) en 1992. La construction de trois satellites par l'Agence spatiale européenne est formellement lancée en 1998 et est suivif de peu par la création du programme EPS d'EUMETSAT (EUMETSAT Polar System) : l'agence spatiale a la responsabilité de la construction et du lancement des satellites tandis que EUMETSAT doit en assurer l'exploitation une fois ceux-ci en orbite. La conception et la construction du premier satellite MetOp-1 est un programme facultatif de l'agence spatiale auquel seuls 11 de ses membres souscrivent (Autriche, Belgique, Dannemark, Finlande, France, Allemagne, Pays-Bas, Norvège, Espagne, Suède, Suisse, Royaume-Uni). La construction des deux autres satellites ainsi que la conception et la réalisation du segment sol sont financés par le programme EPS (donc par les membres d'EUMETSAT) qui apportent par ailleurs 36 % du budget de MetOp-1^[2].

Les États-Unis lancent en 1994 le programme NPOESS dont l'objectif est de fusionner ses programmes de satellites météorologiques polaires civils et militaires (ce programme après de nombreux déboires sera annulé en 2010 sans avoir débouché). Deux mois après la création par l'Europe du programme EPS qui initie l'infrastructure autour de ses satellites météoroliques polaires, la NOAA, poursuivant la politique antérieure de coopération, signe avec EUMETSAT l'accord IJPS (Initial Joint Polar System^{[Note 2]}) qui permet l’échange de données entre les deux parties ^[3]. Cet accord prévoit de maintenir des satellites météorologiques polaires dans trois plans orbitaux. Deux de ces plans orbitaux seront occupés par des satellites américains qui effectueront des survols respectivement le matin et l'après midi (heure locale) tandis que les satellites européens effectueront les survols à mi-matinée (9h30 heure locale)^[1].

À l’origine, les satellites devaient répondre à des objectifs beaucoup plus larges que ceux pris en charge au final : baptisés à l'époque POEM (Polar-Orbit Earth Observation), ils devaient d'une part remplir les mêmes objectifs que les satellites météorologiques à défilement américains et d'autre part remplacer les satellites d'observation de la Terre européens ERS arrivant en fin de vie. Mais en 1992 le conseil ministériel de l'Agence spatiale européenne décide d'en faire deux programmes distincts : d'une part EPS (EUMETSAT Polar System) et d'autre part Envisat chargé de reprendre les objectifs des satellites ERS^[4].

Les trois satellites MetOp commandés ont une durée de vie unitaire théorique de 5 ans et compte tenu des périodes de recouvrement, ils doivent assurer une couverture des besoins durant 14 ans. Leurs caractéristiques les plus importantes (en comparaison avec les satellites de la NOAA) sont les suivantes^[5] :

• Emport de quatre nouveaux instruments (ASCAT, IASI, GOME-2, GRAS) développés par des contributeurs européens et emport d'instruments mis en œuvre par les satellites de la NOAA (AVHRR, HIRS, AMSU-A1/A2, SEM).
• Liaison numérique directe à bas débit en VHF remplaçant un système analogique
• Enregistrement continu des données qui sont transférées à chaque orbite lors du survol d'une station terrienne située sur une latitude élevée garantissant la mise à disposition des informations exploitables 2,25 heures après leur collecte.
• Précision de pointage et stabilité de l'orbite élevée permettant que les données soient géolocalisées sans avoir à identifier des repères terrestres sur les images.
• Cryptage sélectif des données pour répondre aux exigences commerciales et de confidentialité d'EUMETSAT et du gouvernement américain.

La construction des satellites est confiée en 1999 à la société Matra Marconi devenue en 2000 EADS Astrium Satellites (aujourd'hui Airbus DS) pour un montant de 791 millions €. Le contrat de lancement des satellites par des fusées russes Soyouz est signé avec la société Starsem en 2000^[6] Initialement le lancement du premier satellite de la série MetOp-1 était prévu mi-2003. Mais dès le début le développement de deux des nouveaux instruments - IASI et GOME-2 - prend du retard. Ce délai ainsi que des problèmes rencontrés dans la réalisation du segment sol repoussent la mise en orbite du premier satellite à mi-2006. Les tests du premier satellite MetOp-1 sont réalisés avec des instruments qui, en partie, ne sont pas des versions qualifiés pour voler. Aussi est-il placé en stockage long terme à l'achèvement de ses tests mi-2004. Le deuxième exemplaire MetOp est lui assemblé avec des instruments qualifiés pour le vol. Ses tests s'achèvent mi-2025 et c'est cet exemplaire qui est retenu pour devenir le premier satellite opérationnel de la série (MetOp-A). Mais on lancement ne se passe pas sans difficultés. Après trois tentatives de tir entre les 17 et 19 juillet, son lanceur Soyouz doit réintégrer le bâtiment d'assemblage. Le lancement a finalement lieu le 19 octobre^[2].

Les objectifs des missions MetOp dans le domaine de la météorologie opérationnelle sont les suivants^[3] :

• Fournir par sondage la température et le taux d'humidité de l'atmosphère dans les trois dimensions pour alimenter les modèles opérationnels de prévision météorologique.
• Fournir des images des nuages pour les applications de prévision, la détermination des températures de surface de la mer et du bilan radiatif. Contribuer au sondage précédant en identifiant les zones sans nuages.
• Collecte et localisation des données : contribuer aux objectifs de l'Organisation météorologique mondiale en recevant et diffusant les mesures in situ effectuée par des bouées océaniques et des plateformes de collecte similaires.
• Alimenter le système mondial de prévision : principalement pour soutenir les prévisions météorologiques à l’échelle mondiale en fournissant des données portant sur l'ensemble de la planète aux services météorologiques dans les 2 heures et 15 minutes suivant l’observation.
• Alimenter les systèmes régionaux de prévision (protocoles AHRPT et LRPT) : soutenir les prévisions météorologiques régionales en fournissant des données aux stations de réception locales lorsque le satellite est visible.

Les contributions de la mission de surveillance climatique(pour GCOS) comprennent^[3] :

• Images et sonorités
• Mesures océaniques (y compris les contraintes de surface et les vents)
• Bilan radiatif des nuages et de la Terre : Le rayonnement est la principale source d’énergie du système climatique et la principale source d’apport de chaleur aux océans.
• Données sur la banquise : L'étendue de la banquise est une variable importante liée au bilan thermique et radiatif des océans.
• Constituants mineurs de l'atmosphère : la réduction de la couche d'ozone stratosphérique souligne l'importance de disposer d'un ensemble de données continu portant sur le taux d'ozone à l'échelle planétaire (profils verticaux et horizontaux).
• Estimation des précipitations.

Les objectifs dans le domaine des sciences de la Terre doivent permettre à la communauté scientifique européenne de faire progresser les recherches dans les domaines suivants^[3] :

• Physique atmosphérique : chimie, rayonnement et bilan énergétique, nuages
• Océanographie : circulation océanique générale et flux de chaleur, de quantité de mouvement et de gaz ; modélisation
• Hydrologie : cycle de l'eau, neige continentale et glaciers de montagne, couverture terrestre, humidité du sol, végétation
• Cryosphère : glace de mer, glace continentale, modélisation.

Les missions de surveillance de MetOp sont^[3] :

• En matière d'environnement : lutte contre la pollution, catastrophes naturelles, ressources renouvelables
• Dans le domaine maritime : surveillance des activités en mer, routage des navires, pêche, navigation dans les zones où des icebergs sont présents.

Le satellite MEtOp est constitué de deux sous-ensembles largement indépendants. Le module de service SVM (Service Module) fournit l'essentiel des fonctions de support telles que le contrôle d'attitude et d'orbite, la propulsion et le système de gestion et de distribution des données. Le module SVM repose sur la plateforme SPOT de troisième génération également utilisée pour les satellites ERS-1 et 2 ainsi que les satellites Helios-1A et 1C. SVM a la forme d'un parallélépipède rectangle situé à la base du satellite et assurant l'interface avec le lanceur spatial. SVM a une masse de 1380 kg dont 255 kg pour les panneaux solaires. Le deuxième sous-ensemble fixé au-dessus de SVM et également de forme rectangulaire est le PLM (Payload Module). Celui-ci fournit les fonctions de support aux instruments (circulation des données, énergie, communications) et les différents instruments sont fixés sur la partie externe de ses panneaux. PLM a une masse de 1214 kg dont 316 kg pour les ergols auxquels s'ajoutent 920 kg pour les instruments^[3].

Les dimensions du satellite sont de 6,2 m x 3,4 m x 3,40 m sous la coiffe du lanceur et de 17,6 m x 6,7 m x 5,4 m une fois en orbite et ses appendices (panneaux solaires, antennes) déployés. Sa masse est de 4085 kg dont 316 kg d'hydrazine utilisée par sa propulsion. Le satellite est stabilisé sur 3 axes et le contrôle d'attitude utilise des capteurs de Terre numériques pour déterminer les mouvements de roulis et le tangage et des capteurs solaires pour les mouvement de lacet ainsi que quatre gyroscopes indépendants à deux axes. Les corrections d'orientation reposent sur trois roues de réaction ayant un couple de 40 Nms et deux magnéto-coupleurs générant un mouvement 315 Am2. Le système de propulsion qui fonctionne en mode blow-down^{[Note 3]} et consomme de l'hydrazine stocké dans quatre réservoirs comprend deux grappes de huit moteurs-fusées d'une poussée unitaire de 23,5 Newtons^[3].

L'énergie est produite par des panneaux solaires d'une capacité de 3890 Watts en fin de vie et de 1810 Watts en moyenne (sur une orbite complète passant par une phase d'éclipse). L'énergie est stockée dans quatre batteries d'une capacité de 40 Ah. La production électrique doit permettre de satisfaire une consommation moyenne de 1,81 kilowatts (PLM 491 W., SVM 437 W., instruments 885 W.). Le satellite dispose d'une mémoire de masse de type enregistreur sur bande magnétique d'une capacité de 24 gigabits avec une vitesse d'enregistrement de 70 mégabits par seconde. Les données sont transmises vers le sol (liaison descendante) en bande X avec un débit de 70 mégabits par seconde. Les télémesures et les commandes sont échangées en bande S avec un débit de 2 kilobits/s sur la liaison montante et de 4 kilobits/s sur liaison descendante. Des liaisons directes avec les utilisateurs autorisés sont possibles en bande VHF (débit 72 kilobits/s) et en bande L (3,5 mégabits/s) La durée de vie nominale du satellite est de 5 ans^[3].

Les satellites Metop embarquent douze instruments de mesures météorologiques. Parmi ceux-ci trois ont été conçus et mis en oeuvre par les satellites américains POES de la NOAA (AVHRR, HIRS, AMSU-A1/A2) et trois sont des instruments européns développés spécifiquement pour le programme MetOp (IASI, ASCAT, GRAS)^[7],[3] :

• ASCAT (Advanced Wind Scatterometer) est un diffusiomètre de pointe
• IASI (Infrared Atmospheric Sounder Interferometer) : est un interféromètre infrarouge
• GRAS (GNSS Receiver for Atmospheric Sounding) : récepteur GNSS de sondage atmosphérique ;
• MHS (Microwave Humidity Sounder) : sondeur hyperfréquences pour la détermination de l’humidité ;
• GOME 2 (Global Ozone Monitoring Experiment) : surveillance de l’ozone à l’échelle du globe ;
• AVHRR 3 (Advanced Very High Resolution Radiometer) : radiomètre de pointe à très haute résolution ;
• AMSU/A (Advanced Microwave Sounding Unit)  : sondeur hyperfréquences de technologie avancée ;
• HIRS (High-resolution Infra-Red Sounder) : sondeur haute résolution du rayonnement infrarouge ;
• SEM 2 (Space Environment Monitor) : spectromètre pour la mesure des flux de particules ionisés dans l’espace ;
• Un équipement DCS/Argos-3 permettant de collecter les données des balises du système Argos.
• S&RSAT (Search&Rescue Satellite Aided Tracking System) : deux instruments du système Cospas-Sarsat de recherche et de sauvetage pour le réseau international .

Le centre de contrôle des satellites, le traitement des données et leur diffusion est réalisé au siège d'EUMETSAT à Darmstadt (Allemagne). La station terrienne de Svalbard (Norvège) située à la latitude 78°N, récupère l'ensemble des données enregistrées à chaque orbite^[3].

Le satellite est placé sur une orbite polaire héliosynchrone quasi circulaire de 820 km avec une inclinaison de 98,7°. Il survole la totalité du monde tous les jours en passant au-dessus de chaque zone en début de matinée (passage à 9 h 30 locale au nœud descendant) et en soirée (~21 h 30 locale). Son cycle, durée entre deux passages au-dessus du même point, est de 29 jours en 412 orbites^[3].

MetOp-A et B ont été lancés respectivement en 2006 et 2012 à bord de la fusée Soyuz depuis le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan, tandis que MetOp-C a été aussi lancé par une fusée Soyuz, mais depuis le centre spatial guyanais en Guyane Française.

Fin 2025 seuls les satellites MetOp-B et C sont encore actifs :

• MetOp-A a été desorbité en décembre 2021^[10].
• MeTop-B est toujours en activité après les 5 ans de vie annoncés. Cependant, certains capteurs présents à bord du satellite ne fonctionnent plus^[11].
• MetOp-C est lui aussi en activité et pleinement opérationnel ^[11].

En 2011 l'EUMETSAT et l'Agence spatiale européenne lancent le développement des satellites qui doivent prendre la suite des MetOp. Contrairement à ces derniers constitués de satellites identiques, la couverture spatiale doit être assurée à partir de 2023 par deux satellites différents (A et B) car emportant des instruments effectuant des mesures complémentaires^[17]. Le projet est approuvé par le conseil de l'EUMETSAT en 2012 et le développement des satellites est lancé le 20 mai 2014 au cours du Salon aéronautique international de Berlin. Les satellites de type A sont construits par l'établissement de Toulouse en France de la société Airbus Defence and Space tandis que les satellites de type B le sont par le site de Friedrichshafen en Allemagne. En octobre de la même année un contrat prévoyant la construction de 3 paires de satellites A/B est signé. Les deux types de satellite ont une masse d'environ 4 tonnes et une durée de vie théorique de 7,5 ans^[18]. Le premier satellite de cette famille, MetOp-SG A1, est placé en orbite le 13 aout 2025. Le premier satellite de la deuxième sous-série (B) doit être lancé en 2026^[19],[20].

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• (en) G. Edwards et D. Pawlak, « Metop: The Space Segment for Eumetsat’s Polar System », Bulletin de l'Agence spatiale européenne, n^o 102,‎ mai 2000, p. 6-18 (lire en ligne). 
  Contexte du projet, développement, caractéristiques techniques.
• (en) Bruno Berruti, Paul Blythe, Joerg Callie, Stefane Carlier, Cees Fransen, Rainer Krutsch, Alain-Robert Lefebvre, Marc Loiselet et Nico Stricker, « The Metop Satellit : Weather Information from Polar Orbit », Bulletin de l'Agence spatiale européenne, n^o 127,‎ août 2006, p. 8-17 (lire en ligne). 
  Historique du projet, développement, caractéristiques techniques.
• (en) Agence spatiale européenne, MetOp : Monitoring The Weather from Polar Orbit (BR-261), éditeurX, mai 2006, 20 p., https://esamultimedia.esa.int/docs/BR-261_MetOp.pdf — Brochure MetOp

• MetOp-SG, seconde génération de satellites qui succède à MetOp au cours de la décennie 2020
• EUMETSAT
• Agence spatiale européenne
• Satellite météorologique
• IASI

• (en) « MetOp sur le site EO Portal », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le 18 décembre 2025).

• Portail de l’astronautique
• Portail de la météorologie
• Portail de l’information géographique