19 Octobre 2018

Trois satellites pré-sélectionnés pour Earth Explorer 10

Trois concepts de satellites viennent d’être pré-sélectionnés par l’ESA pour la 10e sélection de son programme Earth Explorer. L’un d’eux sera choisi pour rejoindre ce programme de recherche sur l’environnement et le climat en 2027-2028. Nous discutons avec Juliette Lambin des innovations techniques qu’ils proposent, et des découvertes scientifiques qu’ils promettent. Elle est directrice du programme « Terre, environnement et climat » du CNES.

Trois concepts de satellites sont en compétition pour rejoindre le programme « Earth Explorer » de l’ESA :

  • Stereoid pour mesurer les mouvements de la surface, en particulier des glaciers, des zones actives de la Terre et des océans.
  • Daedalus pour étudier les propriétés physiques de la très haute atmosphère.
  • G-CLASS:H2O pour suivre le cycle de l’eau au-dessus de l’Afrique et de la Méditerranée.

Chacun d’eux répond à un enjeu différent dans l’étude de notre planète. Ces projets vont maintenant faire l’objet d’études de faisabilité, à la suite de quoi le Comité de conseil pour l’observation de la Terre de l’ESA (ACEO, Advisory Committee on Earth Observation) en évaluera l’intérêt scientifique. À la fin du processus de sélection, la mission retenue rejoindra les 6 satellites déjà en orbite, le plus récent étant Aeolus lancé le 22 août dernier. Le projet sélectionné sera lancé d’ici 2027-2028 , comme les autres depuis Kourou à bord du lanceur européen Vega.

« Le principe du programme Earth Explorer de l’ESA, c’est de réaliser des missions très innovantes, qui répondent à des défis, des ambitions scientifiques assez élevées, explique Juliette Lambin. Les trois missions ont une originalité certaine, cette 10e sélection a fait le choix de concepts plus innovants techniquement, avec du coup des finalités scientifiques moins ciblées, à plus large champ. Ces concepts sont inédits, il n’y a pas de première génération de ces mesures, ce qui veut dire que le potentiel est plus élevé. À titre personnel, cette sélection m’a surprise, mais cette démarche d’innovation est très attrayante. »

Stereoid mesurerait les variations d’altitude de la surface de la Terre : océans, glaciers, et croûte terrestre. Deux satellites Stereoid A et B voleraient en formation avec un des satellites Sentinel-1 du programme Copernicus en se maintenant à moins de 250 km de lui. « Stéréoid tire bénéfice du satellite Sentinel-1 en utilisant l’émission radar de celui-ci, et en répartissant la réception du signal réfléchi par la surface sur les différents satellites. Les deux satellites compagnons développés sont donc passifs, sans fonction d’émission coûteuse en énergie. Ce type de mission avait été étudiée et proposée il y a 15 ou 20 ans, mais les progrès technologiques réalisés depuis en renforcent la faisabilité. »

Les deux satellites Stereoid, en formation avec Sentinel-1 D du programme Copernicus.

Daedalus étudierait l’interface entre l’atmosphère et l’espace, qui est encore très peu connue. Il traverserait cette zone grâce à une orbite très elliptique le faisant passer entre 150 et 1 000 km d’altitude. Il emporterait 4 nano-satellites à larguer dans l’atmosphère pour l’étudier avec leurs instruments. « Daedalus est original parce qu’il effectuerait des mesures locales, alors que les autres satellites observent la Terre vers le bas, poursuit Juliette Lambin. En ce sens c’est de la mesure in situ, un peu comme la mission DEMETER du CNES dans les années 2000. En observation de la Terre, cette configuration est inhabituelle, les objectifs scientifiques sont le plus souvent à la surface terrestre ou assez près. Ici on est dans une démarche d’exploration : on va voir sur place ce qui se passe, et les mesures faites seront des découvertes en soi, sur une zone très mal connue. »

Daedalus, équipé d’instruments de mesure locaux de la haute atmosphère.

G-CLASS:H20 est un concept d’imagerie radar capable d’identifier l’eau sur la Terre et dans son atmosphère. Il améliorerait ainsi les prévisions des pluies, la disponibilité de l’eau, les risques de crues et de glissements de terrain. « C’est un concept très nouveau d’imagerie radar, estime Juliette Lambin. Le radar consiste à émettre des ondes radio, de réceptionner le signal réfléchi par la surface observée et de le traiter pour reconstituer une image de celle-ci. En général ces missions sont en orbite basse, où l’on bénéficie d’une faible distance à la surface observée, ainsi que du mouvement du satellite pour former l’image. Mais dans le cas de G-CLASS:H20, on serait sur une orbite géosynchrone, à très haute altitude, presque géostationnaire (35 800 km d'altitude), qui dessine un 8 au-dessus de l’Afrique de part et d’autre de l’équateur. Il faut donc une puissance d’émission considérable, une grande antenne de réception et un temps de pause suffisant alors que le satellite nécessite de se déplacer. Donc c’est un ensemble de compromis techniques. Si ça marche, ce serait un imageur radar capable de fournir plusieurs images du même point par jour, ce que les autres satellites ne peuvent pas habituellement. Sa capacité de détection sera au service du suivi du cycle de l’eau en Afrique. Il complèterait divers satellites existants en orbite basse. »

G-Class:H20 en orbite quasi-géostationnaire, en forme de 8 au-dessus de la Méditerranée.

Contact

Juliette Lambin
Responsable du programme « Terre, environnement et climat »
Courriel : juliette.lambin at cnes.fr
Tel : 05 61 28 31 74 / +33 5 61 28 31 74
Adresse :
Centre National d'Etudes Spatiales, 18 Avenue Edouard Belin, 31401 Toulouse Cedex 9, France

Le programme Earth Explorer de l’ESA compte actuellement 6 satellites. Crédits : ESA-P. Carril, 2012

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