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Stratéole 2

Thématique INSU : Océan-Atmosphère

Objectifs scientifiques

Le projet Stratéole 2 vise à réaliser des campagnes d’observations de la haute troposphère/basse stratosphère équatoriale à l’aide de ballons pressurisés capables d’effectuer des vols de plusieurs mois dans l’atmosphère.

Les objectifs scientifiques du projet sont :

  • l’étude des mécanismes de couplage entre la troposphère et la stratosphère aux basses latitudes (transport, assèchement des masses d’air, génération d’ondes par la convection profonde et forçage de l’oscillation quasi-biennale),
  • la calibration et validation de satellites (par ex., ADM/Aeolus et Earth-Care),
  • l’étude du caractère réaliste des analyses météorologiques aux basses latitudes, l’identification des processus météorologiques mal représentés dans les modèles de prévision du temps, et l’étude de l’impact de nouvelles observations sur la qualité des analyses.

Au cours des campagnes, les ballons emporteront un ensemble d’instruments réalisant soit des mesures in situ, soit à distance. Ces instruments sont développés dans des laboratoires du CNRS partenaires du projet (LMD, LPC2E, GSMA / DT-INSU, LATMOS), ainsi que dans des laboratoires étrangers (en Italie et aux Etats-Unis).

Description technique

Configuration possible de la nacelle Zéphyr équipée de panneaux solaires

Pendant les vols, les instruments seront intégrés dans la Nacelle Charge Utile (NCU) Zéphyr qui assurera les fonctions de plate-forme : intégration mécanique, isolation et contrôle thermique, localisation/datation des observations, fourniture de l’énergie grâce à des panneaux solaires, télémesures/télécommande. La NCU devra être capable de fonctionner de manière autonome pendant 3 mois, en environnement stratosphérique (pression 50-70 hPa, température environ -80°C). Le développement de Zéphyr se fait en étroite relation et en phase avec le CNES et sa division ballon.

Les contraintes de masse embarquée sous ballons pressurisés sont telles qu’il est impossible de faire voler l’ensemble des instruments sur tous les vols. Quatre combinaisons d’instruments ont été identifiées permettant de réaliser les objectifs scientifiques du projet. Ces quatre combinaisons conduiront à autant de configuration de nacelles NCU. L’objectif de masse visé pour la NCU est 12 kg, auquel viendront s’ajouter 9 kg d’instruments. Il est cependant à noter que la possibilité de présenter d’autres instruments que ceux actuellement identifiés n’est pas fermée, y compris pour des expériences d’opportunité.

Réalisations

Le WorkPackage 1 est sous la responsabilité de la Division Technique de l’INSU.

  • Mécanique (design, calculs, atelier, réalisation, intégration) : Cette tâche consiste en la conception et la réalisation des coques externes des nacelles (toutes configurations), ainsi que la structure interne permettant l’intégration des instruments et des différents sous-systèmes.
  • Thermique (design, calculs, réalisation) : Il est demandé un support en termes de design et calculs de la thermique de la NCU.
Exemple de résultat de simulation thermique : carte des températures en fin de nuit (vue en coupe de la nacelle)

Calendrier

Stratéole 2 est passé en phase C au CNES en juillet 2016 à la suite de la revue de définition préliminaire concluant les phases A/B.
Une campagne technologique destinée à qualifier en vol le comportement des systèmes et instruments est prévue début 2019.
Pour le moment, Stratéole 2 est articulé autour de deux campagnes scientifiques de 20 vols chacune, prévues à partir de fin 2020. Les lancements seront effectués à partir des Seychelles dans l’océan indien.

Contact :
Mécanique : Joseph Spatazza    
Thermique : Christophe Berthod