A bord de Sentinelle-3, on a quatre instruments principaux et un ensemble d'instruments pour la navigation. Ces 4 instruments sont OLCI (Ocean and Land Color Instrument), SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) pour l'optique et 2 instruments micro-onde : l'altimètre radar SRAL (Sar Radar Altimeter) complété du radiomètre micro-onde (MWR).

L’objectif des instruments optiques OLCI et SLSTR est d’assurer la continuité des données fournies par des instruments similaires à bord d’Envisat et de SPOT-5. Quant aux instruments micro-ondes, ils forment, avec les instruments de navigation, la charge utile topographique, dédiée à la mesure précise du niveau de la mer, de la hauteur des glaces et du niveau des lacs et des rivières.

Orbite polaire

Sentinelle-3 évoluera sur une orbite polaire hélio synchrone, inclinée à 98,6 degrés avec une altitude moyenne de 815 kilomètres et un cycle de 27 jours. Ce choix résulte de la prise en compte de plusieurs contraintes dont :

- une orbite avec un cycle long, nécessaire pour assurer un espacement court (inférieur à 100 km) entre les traces au sol du satellite. Cette condition rend possible la cartographie des phénomènes à méso-échelle, tels que la présence de courants tourbillonnants sur l'océan ou l'observation de courants tels que le Golf Sream.

- un temps de revisite très court nécessaire pour les instruments optiques, ce qui implique le choix d’une orbite avec un cycle secondaire de l’ordre de 4 jours ;

- Des observations avec les mêmes conditions d'illumination du Soleil que pour Envisat de façon à garantir la continuité de la mission.

La plate-forme est stabilisée selon les 3 axes: roulis / tangage / lacet, et assure un pointage des instruments vers la normale à l'ellipsoïde de la Terre. Cette façon de contrôler l'orientation du satellite s'appelle "pointage géodésique". De plus, le lacet du satellite est aussi contrôlé tout le long de l'orbite, afin de compenser l'effet de la rotation de la Terre qui pourrait sinon perturber les observations des instruments optiques.

Temps quasi réel

Les observations de Sentinelle-3 seront fournies aux utilisateurs en temps quasi réel, moins de 3 heures après les observations ! Cette rapidité est rendue possible grâce à l’utilisation de la station au sol de Svalbard qui permettra 6 minutes de communication en bande X à chaque révolution du satellite. Pour les liaisons descendantes, le débit sera très élevé (560 Mbps). Entre deux passages au-dessus de Svalbard, les données des instruments seront enregistrées dans une mémoire d’une capacité de stockage de 384 Gbit. Cette mémoire a été dimensionnée pour conserver l’ensemble des données pendant 2 orbites successives, au cas ou la station de Svalbard serait momentanément indisponible.

Notez que pour connaître la position précise du satellite, une condition sine qua non pour garantir l’exactitude des données enregistrées par les instruments, Sentinelle-3 embarque une suite de 3 instruments de navigation, dont Doris qui est fourni gracieusement par le CNES. Ils permettent de connaître la position du satellite avec une précision remarquable de l'ordre du centimètre !