15h21’03. C’est l’heure à laquelle était prévu le lancement du satellite GOCE, lundi, depuis la base de Plesetsk, à 800 kilomètres au nord de Moscou. Quelques dizaines de secondes auparavant, les responsables de l’Agence spatiale européenne (ESA), réunis à Frascati, sur les hauteurs de Rome, retenaient leur souffle. Sur un écran géant, le compte à rebours défilait. Puis, une belle image de la tour de lancement sur fond de coucher de soleil russe. Puis plus rien. Les portes latérales par lesquelles la fusée devait sortir ne se sont pas ouvertes.

«Pour rejoindre l’orbite désirée, nous avons une très petite fenêtre de temps chaque jour», explique Volker Liebig, directeur des programmes d’observation de la Terre. Le lancement a donc été reporté à mardi 17 mars, même heure. «Pour moi, tant que le satellite est intact, tout va bien», poursuit Volker Liebig. Il faut dire que la perte de Cryosat, en 2005, hante encore les esprits. Ce n’est pas la première fois que le lancement de GOCE, initialement prévu pour mars 2008, est reporté. Mais l’ESA se montre optimiste.

Ce nouveau satellite est le premier d’une série dédiée à l’étude de la Terre (voir encadré). Sa mission est d’analyser avec précision l’attraction terrestre. Cette gravitation qui nous retient sur le sol, comme l’attraction lunaire a retenu Neil Armstrong à la surface de la Lune. Mais pas avec la même force, d’où la différence de démarche. Tous les corps s’attirent entre eux, mais cette attraction croît en fonction de leur masse et décroît en fonction de la distance qui les sépare.

Même sur notre planète, la gravité n’est pas uniforme. Pour cela, il faudrait que la Terre soit une sphère parfaite et que la matière qui la constitue soit répartie en couches d’oignon régulières et ­homogènes. Or, sous l’effet de sa rotation, la planète se tasse. En outre, elle est bosselée de fosses marines et de chaînes de montagnes et la densité de la matière sous nos pieds est loin d’être uniformément répartie.

Le but de la mission GOCE est de mesurer avec précision ces variations de la gravité et d’établir un géoïde (voir image). C’est-à-dire une mappemonde difforme de la Terre, où l’attraction terrestre est partout identique. La topologie qu’épouserait un hypothétique océan qui recouvrirait la planète, s’il ne subissait que l’influence de la gravité et pas celle du vent, des marées ou des courants. «C’est le cas entre l’Afrique et l’Inde, où l’océan Indien forme une cuvette de plus de 100 mètres de profondeur», souligne Rune Floberghagen, directeur de la mission. Au contraire, dans les régions du globe où, pour une même altitude, l’attraction terrestre est particulièrement forte, comme dans le nord de l’Atlantique, l’eau peut former des collines.

Etablir ce géoïde est crucial, ne serait-ce que pour pouvoir comparer les systèmes de hauteur entre les différentes régions du globe. En effet, si les altitudes sont définies en fonction du niveau de la mer mais que celui-ci diffère, elles n’ont pas la même valeur. Sans compter que ces données sont essentielles pour établir un niveau moyen de l’eau et ainsi observer s’il monte ou non.

Par ailleurs, les courants marins, qui jouent un rôle essentiel dans les transports de chaleur et donc dans l’étude du réchauffement climatique, provoquent eux aussi des «collines» dans l’eau. Pour pouvoir analyser ces phénomènes de manière plus détaillée, les scientifiques ont besoin de pouvoir écarter les variations topographiques dues à l’attraction terrestre. «La gravité est un miroir de ce qui se passe sous terre», ajoute Rune Floberghagen. Chaque anomalie détectée sera donc intéressante pour sismologues et les vulcanologues.

Mais pour obtenir ces données, le satellite devra réaliser un numéro d’équilibrisme compliqué. Plus on s’éloigne de la Terre, plus l’attraction est faible et donc difficile à percevoir. L’engin gravitera donc sur une orbite basse, à environ 260 kilomètres d’altitude, où on n’envoie généralement que des satellites espions. A bord de GOCE, un appareil capable de détecter l’équivalent de «l’impact d’un flocon de neige sur un pétrolier» mesurera les variations les plus infimes du champ gravitationnel. Mais pour n’enregistrer que les variations de la gravité, un moteur ionique doit constamment compenser les frottements dus à l’atmosphère résiduelle.

Si tout se passe bien, le satellite devrait partir aujourd’hui pour un périple de 24 mois qui lui permettra de quadriller l’essentiel de la planète.