Programme Nimbus

Nimbus
Satellites météorologiques

Vue d'artiste d'un satellite Nimbus en orbite.

Données générales

Organisation	Goddard (NASA)
Constructeur	General Electric, RCA Astro
Programme	Nimbus
Domaine	Étude l'atmosphère terrestre
Nombre d'exemplaires	7
Statut	Missions achevées
Lancement	1964 à 1978
Lanceur	1 à 4 : Thor-Agena 5 à 7 : Delta
Fin de mission	1964 (Nimbus 1) à 1995 (Nimbus 7)

Caractéristiques techniques

Masse au lancement	de 374 à 832 kg
Contrôle d'attitude	Stabilisé sur trois axes
Source d'énergie	Panneaux solaires

Orbite héliosynchrone

Altitude	~1 100 km

Le satellite Nimbus 1 au sol.

Équipement de réception APT.

Le programme Nimbus (du latin nimbus, nuage de pluie) regroupe un ensemble de missions spatiales d'observation de la Terre répondant initialement à des besoins météorologiques et développées par l'agence spatiale américaine (NASA) et lancées dans l'espace entre 1964 et 1978. Leur développement a été piloté par le Centre de vol spatial Goddard en utilisant une plateforme modulaire mise au point pour ce programme. Les satellites Nimbus sont à l'origine de nombreuses premières à la fois techniques et scientifiques.

La famille des satellites Nimbus est la deuxième génération de satellites d'observation de la Terre de la NASA. Elle prend la suite des premiers satellites Television Infrared Observation Satellite (TIROS) qui avaient inauguré l'utilisation d'images de la Terre en lumière visible et infrarouge pour couvrir des besoins météorologiques. Placés sur une orbite polaire les satellites Nimbus sont utilisés pour mettre au point les instruments qui sont déployés par la suite sur les satellites d'observation de la Terre. Par ailleurs ils accumulent une grande quantité d'observations dans les domaines de l'étude de l'atmosphère terrestre, des océans, des échanges entre l'atmosphère et les océans et du bilan énergétique de la Terre. Ces données ont alimenté de nombreuses recherches scientifiques portant sur les sciences de la Terre. Sept satellites Nimbus sont placés en orbite entre 1964 et 1978 et sont utilisés sur une période de plus de 30 ans.

Historique

Création du programme

Vers la fin des années 1950, au début de l'ère spatiale, le premier programme de satellites météorologiques, TIROS, est mis sur pied par l'Armée américaine avant d'être transféré à l'agence spatiale civile tout juste fondée, la NASA. Le centre de vol spatial Goddard, en charge au sein de l'agence spatiale américaine du développement de cette activité, achève le développement et lance le premier satellite météorologique TIROS-1 le 1^er avril 1960. Les images spectaculaires prises par ce premier satellite météorologique font sensation et le pouvoir politique fait pression pour que soit développé un système météorologique national opérationnel. Dans son fameux discours du 25 mai 1961 le président des Etats-Unis John Kennedy non seulement annonce le lancement du programme Apollo mais également la création de l'agence Environmental Science Services Administration (ESSA) qui a pour objectif de développer un système de prévision météorologique national (elle sera remplacée en 1970 par la National Oceanic and Atmospheric Administration ou NOAA). En 1959, le centre de vol spatial Goddard avait lancé le programme Nimbus destiné à développer une famille de satellites d'observation de la Terre avec des objectifs centrés sur la recherche. L'ESSA nouvellement créé passe un accord avec le centre Goddard pour que celui-ci utilise son programme Nimbus pour en faire une famille de satellites météorologiques opérationnels. Mais en 1963, à la suite de déboires rencontrés par le projet, l'ESSA retire ses fonds de manière inattendue et décide de développer une autre famille de satellites météorologiques opérationnels. Désormais le centre Goddard assure seul le financement du programme Nimbus qui est désormais axé sur le développement de nouveaux instruments et la poursuite d'objectifs scientifiques .

Conception des satellites Nimbus

Le lanceur Thor-Agena du satellite Nimbus 3 sur son aire de lancement en 1969.

Le programme Nimbus est placé sous la responsabilité de Bill Stroud tandis que John Licht conçoit l'architecture du satellite Nimbus. Cette dernière apporte de nombreuses innovations dans le domaine de la conception des satellites. Alors que jusque là les satellites étaient stabilisés en étant maintenus en rotation (spinnés), le satellite Nimbus est stabilisé sur trois axes et maintient ses instruments pointés en permanence vers la Terre. Les panneaux solaires pivotent autour d'un axe pour être maintenus en permanence face au Soleil. Les instruments avec leur électronique sont rassemblés dans un cylindre plat conçu pour pouvoir facilement être adapté à une nouvelle configuration instrumentale. Le contrôle thermique utilise un système actif c'est à dire qu'il comprend un réseau de canalisations dans lequel circule un fluide caloporteur chargé d'évacuer la chaleur qui est dissipée par des radiateurs situés sur une face de l'engin spatial non exposée au Soleil. Le système de contrôle d'attitude repose sur une combinaison de roues de réaction et de stabilisation par gradient de gravité (ce qui est à l'origine de sa forme de bouée météorologique et la concentration des masses aux deux extrémités) qui permet de réduire les oscillations, condition requise pour obtenir des données de qualité. La mise au point de ce système de contrôle d'attitude complexe a représenté un défi majeur au cours du développement.

A l'époque de nombreuses idées circulaient sur la manière d'exploiter le rayonnement électromagnétique émis par la surface de la Terre pour en déduire ses caractéristiques physiques mais on ne savait pas si cela pouvait effectivement marcher. En 1960 cette technique avait déjà été utilisée pour étudier d'autres planètes et un petit nombre de scientifiques pensaient qu'elle était applicable à l'observation de la Terre mais il s'agissait clairement d'une minorité. Le programme Nimbus va constituer un banc d'essais permettant de tester de nouvelles technologues et de développer les techniques de télédétection.

Fabrication des satellites Nimbus

La société General Electric, située en Pennsylvanie est initialement chargée de concevoir, fabriquer et tester le système de contrôle d'attitude. Elle est finalement chargée de la fabrication de l'ensemble du satellite, d'intégrer les instruments et des tests. La société RCA fournit le système d'alimentation électrique, les caméras, l'électronique du système de télécommunications et les enregistreurs sur bande magnétique.

Modularité et réutilisation par le programme Landsat

La conception de la structure et du système de contrôle thermique s'est avérée extrêmement efficace pour le programme Nimbus. Elle a permis d'intégrer sept configurations d'instruments différentes (jusqu'à neuf instruments) avec des modifications structurelles minimales, tout en répondant aux exigences de visibilité et de contrôle thermique. La plateforme Nimbus, grâce à sa modularité, a permis de développer les trois premiers satellites du Landsat à un coût modéré en réutilisant sa structure ainsi que ses sous-systèmes de contrôle thermique, d'alimentation électrique, de contrôle d'attitude, de télémétrie et de commandes.

Déroulement des missions

Schéma du satellite Nimbus 1.

Le générateur thermoélectrique à radioisotope SNAP-19 utilisé par le satellite Nimbus 3 fournissait environ 30 watts d'électricité.

Nimbus 1

Nimbus 1 est lancé le 28 aout 1964. A la suite d'une fuite non détectée lors de l'alimentation en ergols de l'étage Agena, celui-ci ne fonctionne pas aussi longtemps que prévu et le satellite est placé sur une orbite plus basse que prévue (933 x 423 km). Une contrepartie positive est le fait que les images sont prises d'une altitude beaucoup plus basse que prévu ce qui permet d'obtenir des images d'une grande qualité. Le satellite emporte d'une part l'instrument AVCS, un ensemble de trois caméras pointées vers le sol qui prennent des images de jour et d'autre part un radiomètre infrarouge (l'instrument HRIR) qui mesure le rayonnement thermique émis par les nuages ainsi que les surfaces continentales et maritimes. Ce capteur fournit quotidiennement une carte des températures de l'ensemble du globe avec une résolution spatiale comprise entre 3 et 7 kilomètres. L'instrument qui mesure le rayonnement infrarouge émis dans une longueur d'ondes comprise entre 3,4 et 4,2 microns ne fournit des résultats exploitables que sur la face nocturne car de jour le rayonnement solaire vient perturber les résultats. Le troisième équipement est le système de transfert automatique d'images APT (DirectAutomatic Picture) Transmission qui permet à des utilisateurs finaux de récupérer les images produites par AVCS réalisées en utilisant un système de réception relativement peu coûteux développé dans le cadre du programme Nimbus. 65 stations APT sont déployées lorsque Nimbus 1 est mis en service. Après 26 jours de fonctionnement, le moteur permettant d'orienter les panneaux solaires face au Soleil tombe au panne et quelques jours plus tard, le satellite privé en partie de l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement cesse de fonctionner. A l'issue de la mission Nimbus 1 AVCS a transmis 11 600 images, HRIR a transmis 100 heures de données et 2 000 images ont été récupérées par les stations APT.

Nimbus 2

Nimbus 2 est lancé le 15 mai 1966 et placé sur une orbite quasi nominale. Outre les instruments embarqués sur Nimbus 1, Nimbus 2 emporte un équipement permettant le transfert des données du radiomètre infrarouge HRIR aux stations APT (équipement DRIR pour Direct Readout Infrared Radiometer) et un instrument MRIR (Medium Resolution Infrared Radiometer) quantifiant le rayonnement solaire émis et réfléchi en mesurant le rayonnement infrarouge émis dans cinq plages de longueurs d'ondes. L'enregistreur sur bande magnétique associé à l'instrument MRIR est victime d'une défaillance le 29 juillet deux mois et demi après le lancement tandis que celui de AVCS commence à dysfonctionner le 31 aout avant de tomber complètement en panne le 12 septembre. L'enregistreur de l'instrument HRIR tombe à son tour en panne le 15 novembre 1966. Des données continuent d'être transférées via APT jusqu'en avril 1968. A l'issue de la mission Nimbus 2 AVCS a transmis 114 003 images, HRIR a transmis 2 190 heures de données et 148 810 images AVCS ont été récupérées par les stations APT ainsi que 1 370 heures de mesures HRIR.

Nimbus 3

Nimbus 3.

Le troisième satellite Nimbus B est lancé le 18 mai 1968 mais la fusée est volontairement détruite à la suite d'un mauvais fonctionnement du système de guidage du premier étage. Nimbus emportait un générateur thermoélectrique à radioisotope SNAP-19 fournissant environ 30 watts d'électricité. L'épave du satellite est récupérée et le plutonium est récupéré. Un système SNAP-19 utilisant ce plutonium est installé sur le satellite Nimbus 3. Ce dernier est lancé le 14 avril 1969. Il emporte plusieurs instruments nouveaux ou modifiés :

• IRIS (Infrared Interferometer Spectrometer) est un spectromètre interféromètre infrarouge qui fournit des informations (principalement vapeur d'eau, température et ozone) sur la structure verticale de l'atmosphère et les émissions de la surface.
• SIRS (Satellite Infrared Spectrometer) est un spectromètre infrarouge qui détermine de manière indirecte le profil vertical de la température permettant de dresser une carte tri-dimensionnelle de celle-ci jusqu'à une altitude de 30 kilomètres.
• MUSE (Monitor of Ultraviolet Solar Energy) mesure les variations du rayonnement solaire ultraviolet dans la bande de fréquence 1150 à 3000 A.
• IRLS (Interrogation, Recording and Location System) est un système de collecte de données géophysiques, météorologiques et autres depuis des stations qui permet également de localiser des ballons, bouées et navires.
• L'ensemble de trois caméras AVCS est remplacé par une caméra unique IDCS (Image Dissector Camera System) disposant d'une plage dynamique plus importante (1 à 100) et d'un meilleur ratio signal sur bruit.
• Le système de transfert de données en temps réel APT est remplacé par le système RTTS (Real Time Transmission System) capable de réaliser simultanément le transfert de données et l'enregistrement sur bande magnétique.
• La plage de fréquence observée par MRIR est modifiée. De 5 à 30 microns initialement elle est désormais de 20 à 23 microns pour mesurer absorption de la vapeur d'eau par les couches basses de l'atmosphère.

Les enregistreurs sur bande magnétique commencent à dysfonctionner durant l'automne 1969. Progressivement l'enregistrement des données de plusieurs instruments cesse : IRIS en juillet 1969, IDCS et HRIR en janvier 1970, MRIR en février de la même années. Lorsque Nimbus 4 est lancé en avril 1970 SIRS, MUSE, IRLS et RTTS fonctionnent toujours. Nimbus 3 a permis de démontrer que des cartographies globales pouvaient être réalisées.

Nimbus 4

Nimbus 4 est lancé le 8 avril 1970 et est placé sur une orbite quasiment circulaire avec une différence de seulement 10 kilomètres entre l'apogée et le périgée. Les instruments IDCS, RTTS, IRIS, MUSE et IRLS sont pratiquement identiques à ceux embarqués sur Nimbus 3. L'instrument SIRS permet désormais de mesurer la vapeur d'eau contenue dans la troposphère et dispose d'un champ de vue étendu. Les nouveaux instruments sont les suivants :

• Les expériences MRIR et HRIR sont remplacées par le radiomètre infrarouge THIS (Temperature Humidity Infrared Radiometer) qui fournit la température au sommet des nuages sur les faces diurne et nocturne et le taux d'humidité dans la troposphère et la stratosphère. Le résolution spatiale est pour la température de 7 kilomètres et de 21 km pour la vapeur d'eau.
• FWS (Filter Wedge Spectrometer) est un spectromètre infrarouge qui mesurer le profil vertical de la vapeur d'eau sur une largeur de 150 km. Le spectre est mesuré à l'aide d'une roue à filtres entre 3 et 7 microns.
• BUV (The Backscatter Ultraviolet Spectrometer) est un spectromètre ultraviolet qui mesure l'ozone contenu dans l'atmosphère en observant 12 bandes spectrales comprises entre 2500 et 3400 A. Cette mesure est nécessaire pour établir le bilan énergétique et la chimie de la stratosphère, les échanges de mase entre la troposphère et la couche inférieure de la stratosphère et la circulation générale de l'atmosphère.
• SCR (Selective Chopper Radiometer) est un radiomètre mesurant la température dans six couches de l'atmosphère en mesurant les émissions du dioxyde de carbone dans les longueurs d'ondes centrées sur 15 microns. Les émisions dans six bandes spectrales sont mesurées. Le champ de vue circulaire a un diamètre d 160 kilomètres.

Hormis FWS tous les instruments fournissaient des données exploitables en février 1971.

Nimbus 5

Nimbus-5 est lancé dans l'espace le 11 décembre 1972 par une fusée Delta 900 décollant de la base de Vandenberg et placé sur une orbite héliosynchrone à une altitude de 1100 kilomètres lui faisant survoler la surface à 12 heure (solaire). Sa mission s'achève en mars 1983. Le satellite emporte 6 instruments observant 43 bandes spectrales réparties entre lumière visible, proche infrarouge, infrarouge lointain et micro-ondes. Outre les instruments THIR et SCR déjà utilisés sur les satellites précédents, Nimbus-5 emporte les nouveaux instruments suivants  :

• ESMR (Electronic Scanning Microwave Radiometer) mesure la concentration globale de glace de mer, la couverture neigeuse, la vapeur d'eau et les précipitations ;
• NEMS (Nimbus-E Microwave Spectrometer) fournir des profils de température de l'atmosphère en présence de nuages, observe sur plusieurs longueurs d'onde l'humidité générée par les océans, les concentrations d'eau dans les nuages, l'âge de la glace des mers, l'épaisseur de la couverture neigeuse et le taux d'accumulation de la neige en Antarctique ;
• SCMR (Surface Composition Mapping Radiometer) cartographie la Terre et identifie les minéraux présents à la surface.

Nimbus 6

Vue d'artiste de Nimbus 6.

Nimbus-6 est lancé dans l'espace le 12 juin 1975 par une fusée Delta 2910 décollant de la base de Vandenberg et placé sur une orbite héliosynchrone à une altitude de 1100 kilomètres lui faisant survoler la surface à 12 heure (solaire). Sa mission s'achève en mars 1993. Le satellite emporte 9 instruments observant 62 bandes spectrales réparties entre lumière visible, proche infrarouge, infrarouge lointain et micro-ondes. Outre les instruments THIR et ESMR déjà utilisés sur les satellites précédents, Nimbus-6 emporte les nouveaux instruments suivants  :

• HIRS ({{lang|en|High Resolution Infrared Sounder profil de température de l'atmosphère sur l'ensemble de la surface
• LRIR (Limb Radiance Inversion Radiometer) observe le limbe de la Terre, établit des profils de température, d'ozone et de vapeur d'eau de la stratosphère jusqu'à la basse atmosphère ;
• PMR (Pressure Modulated Radiometer) mesure la température dans la stratosphère et les éléments chimiques présents ;
• SCAMS (Scanning Microwave Spectrometer) produit des profils de température, mesure l'humidité générée par les océans et précipitations et fournit des images globales des fronts et des cyclones ;
• ERB (Earth Radiation Budget) mesure du bilan radiatif de la Terre
• TWERLE (Tropical Wind Energy conversion and Reference Level Experiment) mesure les vents équatoriaux.

Nimbus 7

Nimbus-7 est le dernier satellite du programme Nimbus. Il est lancé dans l'espace le 24 octobre 1978 par une fusée Delta décollant de la base de Vandenberg et placé sur une orbite héliosynchrone à une altitude de 950 kilomètres lui faisant survoler la surface à 12 heure (solaire). Sa mission s'achève 16 ans plus tard en 1995. A cette date il était considéré comme la mission ayant apporté le plus de données expérimentales sur les processus océaniques et atmosphériques. Le satellite emporte 9 instruments observant 79 bandes spectrales réparties entre ultraviolet, lumière visible, proche infrarouge, infrarouge lointain et micro-ondes. Outre les instruments THIR et ERB déjà utilisés sur les satellites précédents, Nimbus-7 emporte les nouveaux instruments suivants :

• CZCS (Coastal Zone Color Scanner) est radiomètre imageur multi-spectral qui est le premier instrument expérimental dédié à la mesure de la couleur de l'océan c'est à dire à la mesure des concentrations chlorophyle, de la distribution des sédiments et de la salinité. L'instrument mesure également la températion des eaux côtières et océaniques. L'instrument observe le rayonnement solaire réfléchi dans cinq bandes spectrales (aborption par le chlorophylle : 0,433-0,453 µm, concentration des chlorophylles 0,51-0,53 µm ; concentration de Gelbstoff/salinité : 0,54-0,56 µm ; aborption des aérosols 0,66-0,68 µm ; détection de la surface et des nuages 0,70-0,80 µm) et le rayonnement thermique émis par la suface dans la bande spectrale 10,5-12,5 µm. La largeur de fauchée est de 1156 kilomètres et la résolution spatiale est de 825 mètres. L'instrument a une masse de 27 kilogrammes, consomme 11,4 Watts et génère 800 kilobits/seconde. CZCS, qui est utilisé de manière intermittente du fait des ressources limitées en énergie du satellite, fonctionne jusqu'en 1986.
• La radiomètre micro-ondes SMMR (Scanning Multichannel Microwave Radiometer)
• Le radiomètre multi-spectral LIMS (Limb Infrared Monitor of the Stratosphere) est un instrument dérivé de LRIR embarqué sur Nimbus-6.
• Le sondeur infrarouge multi-spectral SAMS (Stratospheric and Mesospheric Sounder)
• SAM-2 (Stratospheric Aerosol Measurement)
• SBUV/TOMS (Solar Backscatter Ultraviolet/Total Ozone Mapping Spectrometer) comprend d'une part le spectromètre SBUV dérivé de BUV embarqué sur Nimbus-4 et le radiomètre imageur TOMS mesurant l'albédo de l'atmosphère dans six bandes spectrales située dans l'ultraviolet proche dans le but de cartographier la couche d'ozone.

Instruments embarqués sur les satellites Nimbus

Type d'équipement	Nimbus 1	Nimbus 2	Nimbus 3	Nimbus 4	Nimbus 5	Nimbus 6	Nimbus 7
Caméra en lumière visible	AVCS	AVCS	IDCS	IDCS	-	-	-
Caméra infrarouge	HRIR	HRIR et MRIR	HRIR et MRIR	THIR	THIR	THIR	THIR
Caméra micro-ondes	-	-	-	-	ESMR	ESMR	SMMR
Spectromètre/radiomètre	-	-	IRIS, SIRS	IRIS, SCR	NEMS, SCR	HIRS, LRIR, PMR, SCAMS	LIMS, SAMS
Autres	-	-	MUSE, IRLS	BUV, MUSE, IRLS	SCMR	ERB, TWERLE	CZCS, ERB, SAM-II, SBUV/TOMS
Nombre d'instruments	3	4	9	9	6	9	9
Nombre de bandes spectrales observées	3	8	28	43	34	62	79
Gamme de fréquences observée¹	V,I	V,I,IL	V,I,IL,U	V,I,IL,U	V,I,IL,M	V,I,IL,M	V,I,IL,U,M
¹ V = visible ; I = Proche infrarouge ; IL = Infrarouge lointain ; U = ultraviolet ; M = micro-ondes

Caractéristiques techniques

Schéma du satellite Nimbus 7.

Le satellite Nimbus est composé de trois sous-ensembles : à sa base une section cylindrique contenant l'ensemble des instruments ainsi que batteries, la plateforme/bus qui rassemble les système de contrôle d'attitude et et de télécommunications et enfin les panneaux solaires fixés sur la plateforme. La section contenant les instruments et la plateforme sont reliés par un treillis métallique. L'ensemble est haut de 3,04 mètres pour un diamètre à la base de 1,52 mètres. Lorsque les panneaux solaires sont déployés en orbite, l'envergure atteint 3,96 mètres. Une structure en H située au centre de la section instrumentale sert de support aux capteurs et systèmes d'enregistrement les plus volumineux. Les deux panneaux solaires pivotent pour s'orienter en permanence dans la direction du Soleil. L’énergie est stockée dans des batteries nickel-cadmium (NiCd), fournissant une puissance d'environ 186 W (moyenne orbitale) mise à disposition des instruments.

Le système de contrôle d'attitude assure la stabilisation du vaisseau spatial autour des axes de roulis, de tangage et de lacet, ainsi que le maintient de l'orientation des panneaux solaires quasiment perpendiculaires à la direction du Soleil. Il maintient l'alignement du vaisseau spatial avec une précision 0,7° près sur l'axe de tangage et de 1° sur les axes de roulis et de lacet. Il limite les variations de la vitesse angulaire autour de chaque axe à 0,01°/s. Il repose sur des capteurs d'horizon pour la détection des erreurs d'attitude en roulis et en tangage. Des gyroscopes mesurent la vitesse angulaire en lacet et l'orientation en lacet. Les corrections d'attitude repose sur des petits moteurs-fusées et des volants d'inertie. Les communications avec le sol se font en bande S.

La durée de vie des satellites Nimbus a régulièrement progressé. Les trois premiers satellites avaient une durée de vie théorique de 6 mois (Nimbus 1 a fonctionné 28 jours mais Nimbus 2 et 3 ont fonctionné 2 ans et demi). Pour prendre en compte l'environnement spatial l'électronique a été durcie et les techniques de lubrification ont été améliorée. A partir de Nimbus 4 une conception plus conservatrice des circuits électriques et l'ajout de redondances pour les composants critiques ont permis de porter la durée de vie théorique à 5 ans. La durée de vie effective des quatre derniers satellites Nimbus a été comprise entre 6 et 15 ans.

Instruments embarqués

Photo de l'instrument CZCS.

Schéma de l'instrument TOMS.

Schéma de l'instrument SMMR.

Les instruments scientifiques embarqués ont varié selon les satellites :

Caméras en lumière visible

• AVCS (Advanced Vidicon Camera System) : images en couleurs à haute résolution sur toute la fauchée ;
• IDCS (Image Dissector Camera System) : couverture nuageuse de jour.

Caméras en infrarouge

• HRIR (High Resolution Infrared Radiometer) : couverture nuageuse de jour et de nuit ;
• MRIR (Medium Resolution Infrared Radiometer) : rayonnement émis et reçu par la Terre ;
• THIR (Temperature-Humidity Infrared Radiometer) : cartographie de la vapeur d'eau et de la couverture nuageuse de jour et de nuit.

Radiomètres à micro-ondes

• ESMR (Electronic Scanning Microwave Radiometer) : mesure du spectre électromagnétique micro-ondes ; concentration globale de glace de mer, de couverture neigeuse, de vapeur d'eau et des précipitations ;
• SMMR (Scanning Multispectral Microwave Radiometer) : concentration globale de glace de mer et type (âge), température de la surface des océans, vitesse du vent à la surface des océans, couverture nuageuse, humidité au sol, vapeur d'eau dans l'atmosphère au-dessus des océans, précipitations ;

Radiomètres / Spectromètres

• HIRS (High Resolution Infrared Sounder) : profil de température de l'atmosphère sur l'ensemble de la surface ;
• IRIS (Infrared Interferometer Spectrometer) : profil vertical de température, vapeur d'eau, ozone et éléments chimiques présents, mesures de spectres électromagnétiques ;
• LIMS (Limb Infrared Monitor of the Stratosphere) : observation du limbe de la Terre, température de la stratosphère, ozone, vapeur d'eau, monoxyde d'azote, dioxyde d'azote ;
• LRIR (Limb Radiance Inversion Radiometer) : observation du limbe de la Terre, profil de température, d'ozone et de vapeur d'eau de la stratosphère jusqu'à la basse atmosphère ;
• MUSE (Monitor of Ultraviolet Solar Energy) mesure les variations du rayonnement solaire ultraviolet dans la bande de fréquence 1150 à 3000 A.
• NEMS (Nimbus-E Microwave Spectrometer) : profil de température de l'atmosphère en présence de nuages, observation sur plusieurs longueurs d'onde fournissant des données sur l'humidité générée par les océans, les concentrations d'eau dans les nuages, l'âge de la glace des mers, l'épaisseur de la couverture neigeuse et le taux d'accumulation de la neige en Antarctique ;
• PMR (Pressure Modulated Radiometer) : température dans la stratosphère et éléments chimiques présents ;
• SAMS (Stratospheric and Mesospheric Sounder) : niveaux de concentrations de gaz et profils de température dans la mésosphère ;
• SCAMS (Scanning Microwave Spectrometer : profils de température, humidité générée par les océans et précipitations. Images globales des fronts et des cyclones ;
• SCR (Selective Chopper Radiometer) : température de 6 couches de l'atmosphère ;
• SIRS (Satellite Infrared Spectrometer) : profil de température de l'atmosphère.

Autres instruments

• BUV (Backscatter Ultraviolet Spectrometer) : mesures de profils atmosphériques sur une zone ;
• CZCS (Costal Zone Color Scanner) : couleur des océans pour déterminer ses composants, température des océans, productivité des océans ;
• ERB (Earth Radiation Budget) : mesure du bilan radiatif de la Terre ;
• SAM-II (Stratospheric Aerosol Measurement-II) : concentrations globales des aérosols et propriétés optiques de la stratosphère et de la troposphère ;
• SCMR (Surface Composition Mapping Radiometer) : cartographie de la Terre, identification des minéraux présents à la surface ;
• SBUV (Solar Backscatter Ultraviolet) : mesure de l'irradiance du Soleil, profil des concentrations d'ozone dans la basse atmosphère ;
• TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer) : cartographie de l'ozone, d'aérosols et de dioxyde de soufre dans la stratosphère et la troposphère ; détection de nuages de cendres émis par les volcans ;
• TWERLE (Tropical Wind Energy conversion and Reference Level Experiment) : étude des vents équatoriaux.

Segment sol

Les données collectées par les satellites Nimbus sont récupérées par le réseau de stations terriennes de la NASA Spacecraft Tracking and Data Network (STDN) et sont transmises au Centre de vol spatial Goddard pour traitement, archivage et distribution aux utilisateurs finaux. Le centre de contrôle de mission est également situé au centre Goddard.

Apports du programme Nimbus

Le programme Nimbus est à l'origine de nombreuses premières à la fois techniques et scientifiques dont la . . Les satellites Nimbus permettent de nombreuses découvertes et premières :

• Mesure du bilan radiatif de la Terre ;
• Mise en évidence du trou dans la couche d'ozone en cours de formation au-dessus des zones polaires ;
• Première observation de l'action des plantes marines présentes dans les océans (couleur de l'océan) via l'instrument CZCS embarqué sur Nimbus-7 ;
• Mesure de la formation de glace à la surface des océans ;

Les instruments mis au point dans le cadre du programme Nimbus sont généralisés à bord des satellites de la NOAA lancés par la suite :

• mise au point des principaux capteurs mesurant la température de l'air et de l'océan, la pression atmosphérique et la couverture nuageuse, qui permettent par la suite de réaliser des prévisions météorologiques de 3 à 5 jours ;
• mise au point des techniques de sondages verticaux de l'atmosphère terrestre et de la stratosphère.
• Déploiement du premier système de recherche et sauvetage par satellite.

Historique des lancements des satellites Nimbus

Toutes les fusées emportant les satellites Nimbus décollent depuis la base de lancement de Vandenberg en Californie.

Satellite	Date de lancement	Fin de la mission	Lanceur	Masse (kg)	Orbite	Id COSPAR
Nimbus 1	28 août 1964	23 septembre 1964	Thor-Agena B	374,4
Nimbus 2	15 mai 1966	18 janvier 1969	Thor-Agena B	413,7
Nimbus B	18 mai 1968	Échec du lanceur	Thor-Agena D	571,5
Nimbus 3	14 avril 1969	22 janvier 1972	Thor-Agena D	575,6
Nimbus 4	8 avril 1970	30 septembre 1980	Thor-Agena D	619,6
Nimbus 5	11 décembre 1972	29 mars 1983	Thor-Delta	770
Nimbus 6	12 juin 1975	29 mars 1983	Delta 2910	770		1975-052A
Nimbus 7	24 octobre 1978	14 février 1995	Delta	832	954 x 941 km, 99,15°, 12h asc.

Notes et références

Bibliographie

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

• (en) Allied Research Associates, The best of Nimbus, 1971, 129 p. (lire en ligne).  — Synthèse des quatre premières missions Nimbus et nombreuses photos prises par les instruments des satellites.
• (en) « Nimbus-7 », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le 30 décembre 2025). 
• (en) NASA, « Dossier de presse pour le lancement de Nimbus-6 », 8 juin 1975
• (en) Alan Ward, « Nimbus Celebrates Fifty Years, », The Earth Observer, NASA, vol. 27, n^o 2,‎ mars/avril 2015, p. 18-31 (lire en ligne)
  Synthèse des réalisations du programme Nimbus à l'occasion du 50ème anniversaire de celui-ci.
• (en) Charles R. Madrid, The Nimbus 7 user's guide, 1978, 298 p. (lire en ligne) — Guide utilisateur du Nimbus 7.

Voir aussi

Articles connexes

• Satellite météorologique
• Coastal Zone Color Scanner
• Valerie Thomas

Lien externe

• (en) NASA, « Nimbus : 40th Anniversary », sur NASA, 19 juillet 2005