Géodésie spatiale et par satellite

Les satellites ont transformé la géodésie, en fournissant des cadres de référence mondiaux, un positionnement millimétrique et des mesures directes du champ de gravité terrestre et de ses variations temporelles.

Definition

La géodésie spatiale et par satellite est la détermination de la géométrie, du champ de gravité, de l'orientation de la Terre et de leurs variations temporelles à l'aide d'observations de et depuis des satellites artificiels et des sources radio extragalactiques, incluant les systèmes de positionnement, la télémétrie, l'altimétrie et les missions de cartographie de la gravité.

Scope

Ce sujet couvre les techniques spatiales de la géodésie moderne : les systèmes mondiaux de navigation par satellite pour un positionnement précis, la télémétrie laser sur satellite et l'interférométrie à très longue base pour les cadres de référence et la rotation de la Terre, l'altimétrie satellitaire pour la mesure de la surface de la mer et du géoïde, et les missions dédiées à la gravité qui permettent de récupérer le champ de gravité variable dans le temps. Il traite de la définition et de la réalisation des cadres de référence terrestres, ainsi que des signaux géophysiques que ces méthodes détectent, du mouvement des plaques à la redistribution des masses. L'accent est mis sur la manière dont les observations spatiales déterminent la position, la forme, la rotation et la gravité.

Core questions

• Comment les systèmes de navigation par satellite réalisent-ils un positionnement global précis ?
• Comment les cadres de référence terrestres et la rotation de la Terre sont-ils réalisés depuis l'espace ?
• Comment l'altimétrie satellitaire mesure-t-elle la surface de la mer et le géoïde marin ?
• Comment les missions dédiées récupèrent-elles le champ de gravité variable dans le temps ?

Key concepts

• Systèmes mondiaux de navigation par satellite et positionnement précis
• Télémétrie laser sur satellite et interférométrie à très longue base
• Cadres de référence terrestres et orientation de la Terre
• Altimétrie satellitaire
• Gravité variable dans le temps issue des missions satellitaires

Key theories

Cadres de référence géodésiques spatiaux et positionnement

La combinaison de la navigation par satellite, de la télémétrie laser et de l'interférométrie radio permet d'obtenir un cadre de référence global stable et des positions au niveau millimétrique, ce qui rend possible la mesure directe des mouvements des plaques, de la déformation crustale et de la rotation de la Terre.

Gravité variable dans le temps à partir des satellites

Le suivi de la distance variable entre des satellites en orbite ou de leurs perturbations permet de récupérer des cartes mensuelles du champ de gravité, dont les variations enregistrent la redistribution de l'eau, de la glace et d'autres masses à la surface et sous la surface.

Mechanisms

Le chronométrage précis des signaux des satellites de navigation, la télémétrie laser bidirectionnelle et l'observation interférométrique de quasars lointains fixent les positions et l'orientation de la Terre dans l'espace ; pour la gravité, l'orbite d'un satellite bas, ou la séparation variable d'une paire de satellites, réagit à la distribution de masse sous-jacente, de sorte que la mesure de ces perturbations orbitales au fil du temps permet d'obtenir le champ de gravité statique et variable.

Clinical relevance

La géodésie spatiale fournit le positionnement global et les cadres de référence qui sous-tendent les infrastructures de navigation, de cartographie et de synchronisation, mesure la déformation tectonique et volcanique pour la surveillance des risques, et suit la fonte des calottes glaciaires, l'épuisement des eaux souterraines et l'élévation du niveau de la mer, qui sont des éléments centraux de la science du climat.

History

La géodésie par satellite a débuté avec le suivi des premiers satellites artificiels qui ont permis d'affiner l'aplatissement de la Terre, s'est développée avec les systèmes mondiaux de navigation par satellite et la télémétrie laser de la fin du XXe siècle, et a atteint la gravimétrie avec des missions dédiées telles que GRACE, lancée en 2002, et GOCE.

Key figures

• Byron Tapley
• Reiner Rummel
• Günter Seeber

Seminal works

• seeber2003
• tapley2004
• torge2012

Frequently asked questions

Comment les satellites peuvent-ils mesurer le champ de gravité terrestre ?

L'orbite d'un satellite est perturbée par la gravité inégale de la Terre en dessous de lui ; en suivant précisément ces perturbations, ou les infimes changements de distance entre deux satellites volant en formation, les missions peuvent cartographier le champ de gravité et même observer ses variations lorsque l'eau et la glace se déplacent.

Que contribue la géodésie spatiale à l'étude du changement climatique ?

Les missions de gravité variable dans le temps détectent la perte de masse des calottes glaciaires et des glaciers ainsi que les changements dans le stockage des eaux souterraines, tandis que l'altimétrie satellitaire mesure l'élévation du niveau de la mer, fournissant des mesures globales directes de la redistribution de la masse et de l'eau.