ou DMSP est une famille de satellites météorologiques à défilement du département de la Défense des États-Unis développée pour répondre aux besoins militaires. Au total météorologiques ont été placés sur une orbite polaire entre 1962 et 2014, tous conçus et fabriqués par la division Astro-Electronics de RCArachetée en 1986 par General Electric avant d'être absorbée en 1995 par Lockheed Martin. Au fil des progrès techniques le programme donne naissance à onze séries distinctes de satellites d'une sophistication et d'un cout croissant. Ainsi la masse de ces satellites passe de 45 à plus et, alors que les premières versions n'emporte qu'une caméra, les dernières séries sont équipées d'une dizaine de capteurs.

Le programme DMSP est créé au début de l'ère spatiale par l'Armée de l'Air américaine pour le compte de l'agence de renseignement NRO : les satellites de reconnaissance optiques Corona de cette dernière ont en effet besoin d'images de la couverture nuageuse au-dessus des territoires de l'Union soviétique. Or le projet de satellite météorologique de l'agence spatiale civile américaine, la NASA, n'est encore que dans une phase de conception. DMSP est initialement un programme provisoire géré par la NRO et qui a recours pour son segment sol et le lancement aux services de l'Armée de l'Air. La mise en orbite des satellites est effectuée jusqu'au début des années 1980 par le lanceur militaire Thor-Burner développé spécifiquement pour ce besoin. Au prix d'un investissement modeste, les données produites par les satellites DMSP répondent parfaitement aux attentes stratégiques comme tactiques des militaires ce qui permet à ceux-ci d'obtenir en 1965 l'autorisation d'en faire un programme permanent indépendant de celui de la NASA. L'ensemble du programme est alors transféré à l'Armée de l'Air. Son existence restera secrète jusqu'en 1972.

A plusieurs reprises le Congrès et la Cour des comptes tentent d'obtenir la fusion de ce programme militaire avec les satellites développés pour des besoins civils par la NASA et la NOAA. Ces tentatives finissent par aboutir en 1994 avec la mise sur pied du programme commun NPOESS. Mais celui-ci, victime de surcouts, est arrêté en 2010. Les militaires américains reprennent leur autonomie et décident de remplacer les DMSP, dont le dernier exemplaire a été lancé en 2014, par deux familles de satellites répondant à leurs seuls besoins : les WSF-M qui emportent un scanner micro-ondes et les EWS chargés de fournir les images en lumière visible et infrarouge.

Historique

Besoins du programme de satellites de reconnaissance Corona

À la fin des années 1950, au tout début de l'ère spatiale, l'Armée de l'Air américaine développe dans l'urgence le programme de satellites de reconnaissance Corona pour faire face à la menace soviétique. Le premier satellite du programme est lancé en mais du fait de nombreux échecs techniques, les premières photos ne sont récupérées qu'en après huit lancements infructueux. Les résultats dépassent les attentes des responsables. Toutefois la qualité des prises de vue de ces satellites fluctuait en fonction de la couverture nuageuse des régions survolées. Les photos prises par les satellites Corona étaient prises sur un film argentique qui était éjecté dans une petite capsule pour être renvoyé au sol. Compte tenu de ce processus, le cout des photos inexploitables à cause de la couverture nuageuse, était énorme. Il était donc nécessaire de disposer d'un système de satellite météorologique capable de collecter les données sur la couverture nuageuse des régions à photographier (principalement le territoire de l'Union soviétique, de la Chine et de leurs alliés) si on voulait tirer le meilleur partie de ce nouveau systèmeR. Cargill Hall op. cit. .

Naissance du programme spatial météorologique militaire

L'agence spatiale civile américaine, la NASA, lance le le satellite météorologique expérimental (TIROS) construit par la société RCA. La charge utilise du satellite stabilisé par rotation réalisait des photos de la couverture nuageuse à l'aide de deux caméras. Ce projet avait été dévéloppé initialement par les militaires (la DARPA) avant d'être repris tout comme les autres activités spatiales civiles par la NASA à la suite de la création de cette dernière. Les images prises par la caméra impressionnent les décideurs de l'US Air Force malgré les défauts inhérents à des prises de vue obliques et aux incertitudes sur l'orientation des photos qui rendent leur interprétation parfois difficilesL'axe de rotation du satellite oscillait. Il fut découvert après le lancement que les équipements électroniques du satellite généraient un champ magnétique qui interagissait avec le champ magnétique terrestre et générait des forces modifiant l'orientation de l'axe. Pour régler ce problème il suffisait d'ajouter des bobines magnétiques qui permettait d'ajuster à la fois le tangage et le lacet.. En 1961 la NASA, développe un programme de satellite météorologique baptisé (NOMSS futur programme Nimbus) qui doit prendre la suivre du satellite expérimental TIROS et couvrir les besoins opérationnels à la fois civils et militaires. L'agence spatiale a défini des objectifs très ambitieux dont le recours à une stabilisation sur trois axes. Mais le sous-secrétaire d’État chargé de l'Armée de l'Air Joseph V. Charyk, qui a également la responsabilité de l'agence de renseignement NRO, n'est pas convaincu par le planning et le cahier des charges défini par la NASA : le projet NOMSS ne pourrait pas aboutir avant deux ou trois ans et ses objectifs ambitieux présentaient un risque pour le respect du calendrier. Pour pouvoir répondre aux besoins des satellites Samos E-6 (successeurs des Corona) dont le premier lancement est attendu en 1962, il décide le développement rapide d'un programme de satellites météorologiques qui ne doit toutefois constituer qu'une solution temporaire. Le programme est baptisé DSAP () et sera plus tard rebaptisé DMSP ()R. Cargill Hall op. cit. .

Mise au point et lancement de la première version des DMSP vignette|Le premier satellite DMSP (vue d'artiste).

Le développement par les militaires à cout serré de quatre satellites météorologiques stabilisés par rotation est mis sur pied en . Il est prévu que le premier satellite soit lancé après le démarrage du projet et qu'il réponde aux besoins durant en attendant le développement d'une solution plus pérenne. La direction du projet est confiée au lieutenant-colonel Thomas O. Haig, un météorologiste et ingénieur électricien de formation, qui pose comme condition d'avoir les mains entièrement libres pour passer commande auprès des fournisseurs et ne pas avoir à subir les lourdes procédures de l'armée. Le projet est rattaché à celui du satellite de reconnaissance Corona et est donc couvert par le secret entourant tous les projets de l'agence de renseignement NRO. La conception débute fin . Le satellite construit par Radio Corporation of America (RCA) est dérivé du satellite météorologique expérimental TIROS que RCA a mis au point pour la NASAR. Cargill Hall op. cit. .

Plus léger que le satellite TIROS-1 (pour réduire le coût les équipements redondants présents sur TIROS ont été supprimés), le premier satellite DMSP a la forme d'un polyèdre à de haut de avec un diamètre de . Il est stabilisé par rotation à une vitesse de par minute qui est maintenue à l'aide de petits moteurs-fusées à propergol solide. Contrairement au satellite TIROS, son axe de rotation est maintenu perpendiculaire au plan orbital dans lequel il circule grâce à un dispositif très simple utilisant le champ magnétique terrestreun courant électrique circule à la demande dans une boucle faisant le tour du cylindre et génère ainsi un couple de forces. L'énergie est fournie par des cellules solaires réparties à la surface du satellite. Alors que sur le satellite TIROS l'axe de visée de la caméra à tube vidicon était parallèle à l'axe du polyèdre, sur le satellite DMSP elle est placée sur la face verticale du cylindre et prend une photo de la Terre à chaque rotation lorsque l'optique est perpendiculaire à la surface de la Terre. La prise d'image est déclenchée par un capteur d'horizon de Terre infrarouge qui permet de déterminer à quel moment l'objectif de la caméra fait face à la surface. Le satellite circule sur une orbite héliosynchrone à une altitude de en passant au-dessus des régions aux alentours de midi (heure solaire). Chaque image couvre km². Les photos prises chaque jour assurent une couverture de l'ensemble du territoire aux latitudes supérieures à 60°. Cette couverture décroit aux latitudes plus basses et n'atteint plus que 55 % au niveau de l'équateur. Les images sont enregistrées sur un magnétophone à bande et transmises par radio aux stations terriennes lors de leur survol par le satellite. La durée de vie des satellites est de quelques mois (ce qui était la norme à cette époque)R. Cargill Hall op. cit. .

vignette|Lancement du premier satellite DMSP-1 en mai 1962 par une fusée Scout (échec). Le premier exemplaire est lancé le depuis la base de Vandenberg (Californie) par la fusée de la NASA Scout mais le quatrième étage est victime d'une défaillance. Le deuxième tir, qui a lieu le , est un succès. Les données recueillies par ce satellite joueront un rôle notable durant la crise des missiles de Cuba qui se produit deux mois plus tard en fournissant des informations précieuses pour l'organisation des vols de reconnaissance au-dessus de Cuba. Le satellite cesse de fonctionner le R. Cargill Hall op. cit. .

Thor-Burner : un lanceur conçu pour les DMSP

La fusée Scout manquant de fiabilitétrois échecs totaux et un échec partiel sur les cinq premiers lancements, les responsables du programme décident d'utiliser pour les lancements suivants un nouveau lanceur, baptisé Thor-Burner, obtenu à partir de composants préexistants. La fusée développée sous l'égide de l'Armée de l'Air combine un missile balistique Thor () désaffectéCes missiles balistiques à portée intermédiaire développés pour l'Armée de l'Air et installés au Royaume-Uni avaient été retirés suite au compromis trouvé par le président Kennedy avec l'Union soviétique pour résoudre la crise des missiles de Cuba et un étage à propergol solide Star 20 développé par . La centrale à inertie du missile est remplacée par un équipement de guidage développé par et une section contenant des propulseurs à gaz froid pour le contrôle d'attitude est ajoutée au sommet du premier étage pour maintenir l'axe de l'étage aligné lors de sa mise à feu. Cette première version, baptisée , effectue son premier vol en 1965. Dès 1966 une version plus puissante () est utilisée pour les satellites DMSP. Elle est dotée d'un deuxième étage à propergol solide Star 37 développé par Boeing et d'un troisième étage également à propergol solide. Ces deux étages seront agrandis à deux reprises (version A et ISS) pour faire face à l'augmentation de la masse des satellites DMSPR. Cargill Hall op. cit. .

En attendant la mise au point de la Thor Burner, un lanceur Thor-Agena, plus puissant (mais plus cher) et permettant d'emporter deux satellites, est utilisé pour placer en orbite quatre satellites DMSP respectivement les et . La Thor Burner est finalement prête et lance son premier satellite DMSP le mais le satellite ne parvient pas à se séparer du lanceur. Le vol suivant, qui a lieu le , est par contre un succèsR. Cargill Hall op. cit. .

Prolongement du programme provisoire

Mise sur pied du segment terrestre