Terme:

orbite héliosynchrone

Définition:

Se dit de la trajectoire d’un satellite qui se déplace sur un plan orbital quasi polaire et à une altitude telle que chaque passage quotidien du satellite au-dessus d’une latitude donnée s’effectue environ à la même heure (solaire) locale.

Explication:

L’orbite d’un satellite héliosynchrone est conçue de façon à garder constant l’angle entre le plan orbital et le soleil, ce qui produit des conditions d’illumination uniformes. Lors d’une période orbitale, les passages nord-sud successifs se déplacent vers l’ouest d’une distance équivalente au déplacement résultant de la rotation de la Terre (graphique 1). Le satellite se déplace donc au rythme du déplacement apparent du soleil, de sorte que le satellite passe toujours au-dessus d’une latitude donnée à la même heure solaire locale. L’angle d’illumination sera donc constant, ne variant que très peu au cours des saisons. En pratique, de légères perturbations orbitales produisent de petites variations de l’heure de passage du satellite.

Par exemple, les satellites Landsat 1, 2 et 3 avaient une période orbitale de 103 minutes pour une altitude de 900 km. Les orbites héliosynchrones de ces satellites ont été sélectionnées afin que chaque passage au-dessus de l’équateur se produise à 9 h 42, heure solaire locale. De plus, les orbites de jours successifs ont été décalées de 2760 km, soit juste assez pour produire une superposition des couvertures de 14 % à l’équateur et atteingnant 85 % à 81 degrés de latitude.(graphique 2) De cette façon, la Terre pouvait être complètement couverte en 18 jours.

Les orbites héliosynchrones conviennent aux images à haute résolution et sont généralement utilisées par les satellites d’observation de la Terre. Par rapport à une orbite géostationnaire, les plus basses altitudes des orbites héliosynchrones rendent techniquement plus aisée la conception de capteurs à haute résolution capables de distinguer de petits éléments au sol. La répétitivité de l’illumination facilite l’interprétation et le traitement de l’image, telle que la superposition d’images pour la production d'une mosaïque ou la comparaison d’images de la même saison mais acquises en différentes années. Toutefois, l’orbite héliosynchrone n’élimine pas toutes les variations d’illumination. L’angle d’élévation solaire et l’intensité de l’illumination varient selon la latitude et la saison. Les variations de conditions atmosphériques produisent aussi une différence d’illumination entre les scènes.

Mais RADARSAT-1, le premier satellite canadien d’observation de la Terre, se trouve également sur une orbite héliosynchrone ! Pourquoi une telle orbite serait-elle nécessaire à un satellite qui fournit sa propre source d’illumination ? L’orbite héliosynchrone permet une illumination constante des panneaux solaires qui produisent l’énergie nécessaire au fonctionnement du satellite. L’Indian Remote Sensing Satellite, Landsat,(graphique 3) et SPOT sont d’autres exemples de satellites d’observation de la Terre sur orbite héliosynchrone.

Termes reliés:

orbite géostationnaire
orbite géosynchrone
orbite
ellipsoïde WGS-84
 

Graphique 1:

Sur une orbite héliosynchrone, les passages nord-sud
successifs sont décalés vers l’ouest d’une distance
équivalente au déplacement de la Terre durant une
période orbitale.

Graphique 2:

Segments descendants d’une orbite héliosynchrone
montrant la superposition des orbites pour des jours
successifs et le déplacement vers l’ouest des orbites
pour une seule journée. Cette configuration permet
une couverture complète de la Terre en 18 jours
pour les satellites Landsat 1, 2 et 3 avec des trous
dans les régions polaires.

Graphique 3:

Carte index des orbites de Landsat.
Les orbites descendantes convergeant vers le
pôle Nord sont en rouge. Pour être
héliosynchrone, la trajectoire des orbites
doit être inclinée par rapport à l’équateur.
La superposition des orbites est minimale à
l’équateur et maximale près des pôles.