Météosat (Meteosat en anglais) est un programme de collecte et de diffusion de données à des fins météorologiques reposant sur une famille de satellites spécifiques placés sur une orbite géostationnaire. Ces derniers sont développés sous maîtrise d'œuvre de l'Agence spatiale européenne (ESA) pour le compte de l'opérateur EUMETSAT gestionnaire de la flotte des satellites météorologiques européens qui comprend également des satellites circulant en orbite polaire (MetOp et MetOp-SG). Placés sur une orbite géostationnaire au niveau de la longitude 0°, les satellites Météosat permettent l'observation en continu de l'hémisphère du globe visible depuis cette position.
Les satellites Météosat transmettent vers des stations terriennes plusieurs fois par heure des images numériques prises dans plusieurs longueurs d'onde de l'hémisphère du globe. Celles-ci combinées avec d'autres données permettent aux météorologues, à partir des observations d'anticyclones, dépressions atmosphériques, masses nuageuses (etc.), d'élaborer les prévisions météorologiques. Ces données sont également essentielles pour prévoir certains phénomènes météorologiques dangereux tels que les ouragans, tempêtes. Les données collectées contribuent également au suivi de l'évolution du climat de la planète.
Météosat est initialement un projet développé par l'agence spatiale française (le CNES) à compter de 1967. Ce projet est repris par l'agence spatiale européenne en 1972 (ESRO par la suite ESA). Trois prototypes, dont l'instrument principal est un radiomètre imageur, sont placés en orbite entre 1977 et 1988. Avec la création d'EUMETSAT, organisme chargé de gérer les satellites météorologiques européens, le programme entre dans une phase opérationnelle. Quatre satellites aux caractéristiques similaires aux prototypes sont lancés entre 1989 et 1997. L'Europe maintient désormais en permanence au minimum un satellite en fonctionnement. Une deuxième génération de satellites Météosat aux performances accrues est déployée entre 2002 et 2015. Une troisième génération doit faire ses débuts en 2021 en introduisant de nouvelles caractéristiques : stabilisation sur 3 axes, emport d'un sondeur atmosphérique infrarouge.
Genèse du programme Météosat
Lancement du projet par le CNES
En 1965, l'agence spatiale français (le CNES), qui depuis sa création en 1962, s'est consacrée au développement du lanceur spatial Diamant et de satellites technologiques et scientifiques, commence à travailler sur les applications spatiales, c'est-à-dire l'utilisation des satellites artificiels à des fins commerciales ou de service public dans les domaines suivants : télécommunications, télédiffusion, observation de la Terre, météorologie, navigation. Au sein de l'agence le sujet est pris en charge par le directeur des programmes et du plan André Lebeau. Un comité des programmes est créé pour l'assister dans sa tache. Plusieurs études sont lancées : dans le domaine des télécommunications ce sont les projets Safran, Saros, Symphonie, Socrate et Memini, dans le domaine de la navigation aérienne le projet Dioscures, dans le domaine de la localisation les projets Géole et Dialogue et dans le domaine de la météorologie ce sont Eole et Météosat. Seuls les projets Eole, Météosat et Symphonie franchissent cette phase d'étude tandis que les réflexions se poursuivent dans le domaine de la télédétection.
Le projet Météosat a été proposé en 1968 par le professeur Pierre Morel fondateur du Laboratoire de météorologie dynamique au sein du CNRS. Il s'agit de développer un satellite météorologique placé sur une orbite géostationnaire qui doit faire partie d'un ensemble de cinq satellites du même type développés par la NASA et l'Union soviétique pour répondre aux besoins de deux programmes de l'Organisation météorologique mondiale : le programme opérationnel VMM (mise à disposition de l'ensemble des pays des informations météorologiques et géophysiques) et le programme de recherche sur l'atmosphère GARP (Global Atmospheric Research Program). Le programmé Météosat comprend trois volets : prise d'images par le satellite, collecte des données par des stations terriennes et diffusion de celles-ci auprès des utilisateurs. Le CNES crée une équipe projet chargée de définir les spécifications du système à mettre en place (segment spatial et segment terrestre) qui évalue ses difficultés et son coût. Il met en évidence que le budget alloué au programme spatial français ne permettra pas sa réalisation d'autant que celui-ci est revu à la baisse en 1971.
Prise en charge par l'agence spatiale européenne
Pour trouver les moyens financiers permettant de mener à bien le projet Météosat, les responsables du projet français décident en 1971 de faire appel à la coopération européenne en demandant à l'agence spatiale européenne (à l'époque l'ESRO) d'intégrer Météosat dans son portefeuille de programmes spatiaux. Il s'ensuit des négociations délicates entre la France et les partenaires européens de l'ESRO car le CNES souhaite conserver la maitrise du projet. Finalement il est décidé que le développement du satellite se fera à parts égales dans l'établissement de Toulouse du CNES et à l'ESTEC, établissement de l'ESRO. L'accord définitif est conclu le . Il prévoit la prise en charge du développement, de la construction de deux satellites, de la mise en orbite, de la gestion et du contrôle de ceux-ci, de la construction et de la gestion d'installations au sol permettant de répondre aux besoins de la communauté météorologique européenne et la participation aux programmes mondiaux VMM et GARP. Conformément aux fonctions attribuées à l'agence spatiale européenne, celle-ci ne doit prendre en charge l'exploitation des satellites que durant les six premiers mois, ce rôle devant être assumé par la suite par les utilisateurs. Les services météorologiques nationaux européens participant de l'accord font réviser en celui-ci en portant à trois ans la durée de la prise en charge de l'exploitation des satellites Météosat.
Spécifications et mise au point des Météosat
La construction des satellites Météosat est confiée à un consortium industriel, baptisé Cosmos, dont le chef de file est l'établissement de Cannes de l'Aérospatiale. La construction du composant le plus complexe, le radiomètre, est réalisée par la société Matra. Le responsable du programme est Roger Imbert. Pour valider le fonctionnement du système passif de refroidissement des détecteurs, un prototype est testé à bord du petit satellite technologique SRET-2 qui est placé en orbite le .
Les études pour obtenir des images de qualité suffisantes sont entreprises durant la phase de spécifications au CNES. Elle est poursuivi, une fois la construction des satellites débutée chez Aerospatiale à Cannes, par une équipe comprenant des représentants des deux industriels principaux : Matra pour le radiomètre et Aérospatiale pour le satellite. Après caractérisation des défauts pouvant causer des pertes de qualité, la mise au point de logiciels permettant de les corriger est entamée en 1975. Le logiciel est mis au point notamment laboratoire ARMINES de l'École des mines de Paris, tout nouvellement implanté sur la toute naissante technopole de Sophia-Antipolis. Les logiciels de correction sont installés à l'ESOC à Darmstadt, à temps pour le lancement du premier satellite en Voir Guy Lebègue dans l'encyclopédie CASPWiki.
Peu de temps après le lancement du premier satellite, une anomalie apparait dans le mécanisme d’étalonnage de la voie infrarouge. Cet étalonnage est notamment une donnée essentielle pour les calculs de la précision des températures des mers, utilisée par exemple pour les campagnes des flottilles de pêche. Pour étalonner parfaitement les valeurs des informations infrarouges, représentatives des températures observées sur la Terre, le radiomètre est équipé d'un « corps noir » de référence amovible. Or le mécanisme chargé de positionner ce corps noir tombe en panne. L'équipe projet d'utiliser comme corps noir de substitution les mers de la Lune qui sont visibles plusieurs fois par mois dans les images de la Terre prises par Meteosat. Pour y parvenir la température des mers lunaires en fonction des éclairements solaires est modélisée et les résultats sont vérifiés grâce à des mesures effectuées par les télescopes du CergaJean Kovalevsky (Cerga), « Étude expérimentale sur l'utilisation de la lune comme moyen de calibration pour les détecteurs du radiomètre embarqué sur le satellite Météosat- 1 », 1979, 128 p. en ligne biblio-n.oca.euJean Gay, Y. Rabbia, Y. Boudon, J. P. Costeggiani, R. Futaully, Nicolas Gaignebet, Pierre Granes, Jean Kovalesky, J. L. Sagner, J. M. Torre, J. P. Villain, J. J. Walch, « Mesures absolues de la température apparente des mers lunaires en infra-rouge », Centre d'études et de recherches géodynamiques et astronomiques, Grasse, France, décembre 1979, en ligne sur www.springerlink.comCalibration du radiomètre sur la Lune, Guy Lebègue, Jean Gay, Michel Albuisson, de la Fédération internationale d'astronautique, Dubrovnik, septembre 1978H. Demarcq, J. Citau, G. Mahé ORSTOM, Dakar, « Restitution de la température de surface de la mer à partir du satellite Météosat-2 », en ligne sur horizon.documentation.ird.fr.
Du programme expérimental au système opérationnel
Sept satellites Météosat de première génération ont été placés en orbite. Les trois premiers sont considérés comme pré-opérationnels car ils résultent d'un projet expérimental voulu et financé entièrement par l'Agence spatiale européenne. Les trois suivants sont dits opérationnels car l'agence météorologique européenne EUMETSAT, créée en 1987, assume le financement de leur fonctionnement enfin le dernier satellite de cette série fait partie du programme de transition mis sur pied pour compenser le retard pris dans le développement des satellites Météosat de deuxième génération
Le premier satellite, Météosat 1, est placé en orbite le par un lanceur américain Delta décollant de la base de lancement de Cape Canaveral. Bien que rustique à l'aune des satellites météorologiques plus récents Météosat les images fournies par le radiomètre à trois canaux (visible, infrarouge et vapeur d'eau) constituaient un véritable apport pour les météorologistes. L'étalonnage des instruments a joué un rôle primordial pour l'obtention des données de qualité. Il fut réalisé pour le canal en lumière visible en mesurant à l'aide de radiomètres aéroportés des régions soigneusement sélectionnées et pour l'infrouge et la vapeur d'eau en utilisant des températures de surface de mer connues ou établies par les modèles météorologiques prévisionnels à court terme.
Le second satellite Météosat 2 est lancé le . Le protocole qui confiait l'exploitation des satellites à l'Agence spatiale européenne jusqu'en est prolongé de trois ans. En 1995, EUMETSAT (organisation européenne pour l'exploitation de satellites météorologiques) a officiellement pris la responsabilité du financement et de l'exploitation des satellites Météosat et de la diffusion de leurs données.
Le programme Météosat fait partie du système mondial d'observation de l'atmosphère terrestre (GARP), mis en place par l'Organisation météorologique mondiale au milieu des années 1970. Ce dernier comprend cinq satellites équi-répartis sur l'orbite géostationnaire, tous dans le plan de l'équateur, aux positions longitudinales suivantes : 0 degré, méridien de Greenwich (verticale du Golfe du Gabon) : Meteosat, réalisé par l'Europe ; 75°W : un satellite américain GOES-East ; 135°W : un autre satellite américain GOES-West ; 140°E : un satellite japonais ; 74°E : un satellite indien. À l'origine du programme, cette position orbitale avait été attribuée à l'URSS. L'Union soviétique ne parvenant pas à fournir un satellite aux « normes occidentales », c'est l'Inde qui s'est vue ré-attribuer la position.