DÉVELOPPEMENT DURABLE.

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DÉVELOPPEMENT

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L’ENJEU DE LA PÉRENNITÉ des observations

Depuis le lancement des premiers satellites d’observation dans les années 60-70, l’Espace est devenu le lieu privilégié et incontournable pour surveiller la Terre, la comprendre et prévoir son évolution. La diversité des échelles spatiales et temporelles des phénomènes à étudier, du local (naissance d’un cyclone) au global (circulation océanique) et de la seconde (séisme) au séculaire (évolution du niveau des mers), rend nécessaire le recours au regard attentif et précis des satellites en complément des mesuresin situ.

Certains satellites ont une v depuis le noyau terrestre ju la météorologie. Le CNES d à l’observation de l’environ des crises.

L’enjeu majeur reste la pér changement climatique. Le pour objectif de répondre à l’environnement (hors mété Le programme GEOSS (Glo d’observation à l’échelle int globale, efficace et durable.

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O b s e r v a t i o n d e l a Te r r e : LA FRANCE e n t ê t e .

Pléiades pour mettre la Terre en images La France possède incontestablement, avec la famille de satellites Spot développée par le CNES, un des systèmes d’observation de la Terre les plus complets et les plus performants. Elle occupe ainsi une place importante sur la scène internationale depuis plus de vingt ans : Spot 1 a été lancé en février 1986 et le dernier de la famille, Spot 5, en mai 2002.

Pour répondre à l’évolution à long terme des besoins des utilisateurs, le CNES a décidé de donner la priorité au développement d’un système satellitaire à résolution métrique. Un programme de coopération a été mis en place entre la France et l’Italie pour mettre au point Orféo (Optical and Radar Federated Earth Observation), un système dual d’observation de la Terre. L’Italie est en charge de la composante radar, Cosmo-Skymed, et la France de la composante optique, Pléiades. Celle-ci constituera un élément important du système GMES.

Commencée en 2005, la réalisation industrielle des détecteurs et des filtres a rencontré des difficultés aujourd’hui résolues. La livraison du premier modèle de vol est maintenant prévue en septembre 2009. Les autres développements se poursuivent nominalement.

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1 Tout en conservant les principales caractéristiques qui ont fait la réputation de la filière, Spot 5 propose une meilleure résolution grâce au procédé de prise de vue Supermode qui permet de distinguer des détails de l’ordre de 2,5 m. Grâce au nouvel instrument HRS (Haute résolution stéréoscopique) qui pointe à la fois vers l’avant et vers l’arrière du satellite, Spot 5 est également capable de reconstituer le relief et de visualiser le paysage en 3D. Aucun signe d’usure n’a été détecté et aucune redondance n’a été utilisée, ce qui permet d’envisager avec confiance la poursuite de la mission au-delà de 2007.

2 Végétation, un précurseur européen des services GMES Avec presque dix années d’observation quotidienne et ininterrompue des continents à une résolution kilométrique, les instruments Végétation 1 et 2 à bord de Spot 4 et Spot 5, rendent de nombreux services auprès d’une large communauté d’utilisateurs scientifiques et opérationnels. Ce programme a été mis en œuvre par le CNES en coopération avec la Belgique, la Suède, l’Italie et la Commission européenne.

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Vénµs « filmera » l’évolution des cultures et de la végétation Le projet Vénµs (Vegetation and Environment Monitoring on a new Microsatellite) est le fruit d’une coopération entre le CNES et l’Agence spatiale israélienne. Il s’agit de concevoir un microsatellite capable d’observer, tous les deux jours, à l’aide d’une caméra dotée de 12 canaux spectraux à 5 mètres de résolution, l’évolution de la végétation sur des sites prédéfinis. La mission permettra également de tester une nouvelle technologie de propulsion électrique développée par Israël. Le CNES est chargé du développement de la composante sol et de la charge utile.

La phase B de définition s’est déroulée avec succès et l’enclenchement des phases C/D de développement et de production a été conjointement décidé pour un lancement fin 2009. Avec plus d’une cinquantaine de sites de recherche répartis sur tous les continents, la mission Vénµs permettra de concevoir et tester des produits d’information sur l’évolution des cultures et l’occupation des sols comme aucun satellite n’a été en mesure de le faire jusqu’à présent. Ces avancées seront déterminantes pour mettre en place les services GMES sur les terres émergées à l’échelle locale et préparer l’exploitation des futures missions comme Sentinel 2 de l’ESA.

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A t m o s p h è r e , o c é a n , cl i m a t : des INTERACTIONS p e r m a n e n t e s .

Calipso a rejoint l’A-train le 28 avril 2006 Quel rôle jouent les aérosols sur le climat ? Comment la couverture nuageuse va-t-elle rétroagir avec le réchauffement climatique ? Quelles sont les interactions entre nuages et aérosols ? Telles sont les questions que la mission franco-américaine Calipso (Cloud Aerosol Lidar and Infra-Red Pathfinder Satellite Observations) va contribuer à élucider, notamment grâce à son lidar à rétrodiffusion capable de mesurer des profils verticaux de l’atmosphère terrestre.

Après de très nombreux reports, c’est le 28 avril 2006 que le lanceur américain Delta 2 a mis sur orbite héliosynchrone les deux satellites Calipso et Cloudsat. Un mois après le lancement, ils ont rejoint l’A-train, la constellation de cinq satellites destinés à l’étude des phénomènes atmosphériques, parmi lesquels le satellite français Parasol. Pendant la même période, les trois instruments de Calipso ont délivré leurs premières mesures - celles du lidar en particulier, le 7 juin -, montrant leur excellente qualité.

Un succès pour le CNES et la NASA La conduite du projet Calipso a été assurée par une équipe intégrée NASA-CNES. L’agence américaine est responsable de l’ensemble du système et de la charge utile, et le CNES du satellite et de son

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contrôle. Il a fourni la plateforme Protéus réalisée par Alcatel Alenia Space. Le CNES est aussi le maître d’œuvre de l’imageur infrarouge IIR (Infrared Imager Radiometer) développé par EADS Sodern. Le contrôle de Calipso est assuré par les équipes opérationnelles du CNES, en relation avec leurs homologues de l’A-train.

En décembre 2006, à l’issue de la période d’étalonnage et de validation des instruments, la diffusion des données de Calipso a été ouverte aux scientifiques via le Centre de recherche Langley de la NASA. Simultanément, ces données sont redistribuées en France par le pôle thématique Icare (partenariat entre le CNES, l’Institut national des sciences de l’Univers du CNRS, l’Université de Lille et la Région Nord-Pas de Calais). Spécialisé dans les aérosols, les nuages, le rayonnement et le cycle de l’eau, Icare assure également le traitement des données de Parasol et fournit des produits élaborés à partir des mesures de l’A-train.

Une première : des ballons-driftsondes pour l’étude de la mousson africaine Le programme international Amma est dédié à l’étude des mécanismes et de la variabilité de la mousson en Afrique de l’Ouest. Lancé sur une initiative française, il réunit une large communauté scientifique internationale

Des jalons pour l’étude et le suivi de la pollution atmosphérique depuis l’espace

L’étude de la chimie atmosphérique prévue par le programme Earth Explorer de l’ESA et menée en étroite collaboration avec la communauté scientifique, a franchi plusieurs étapes clés en 2006 : • Pré-sélection de la mission Traq (TRopospheric composition and Air Quality) qui inclut le concept proposé par le CNES de sondage infrarouge vertical à haute résolution spectrale (Sifti). Ce projet a pour objectif de répondre à de nombreuses

dont le CNES. En 2006, les périodes d’observation ont mobilisé instruments au sol, avions, bateaux, ballons et satellites pour obtenir une analyse complète du phénomène de la mousson. Le CNES a en outre contribué directement à cette campagne expérimentale grâce à plusieurs séries de lâchers de ballons : •15 vols de ballons plafonnants couche limite ont été effectués à partir de Cotonou (Bénin). Les résultats scientifiques sont très bons. •8 vols de ballons stratosphériques ouverts ont eu lieu à partir de Niamey (Niger) en bordure de zones orageuses. Ils ont mis en évidence l’important transport vertical de constituants chimiques et de particules de glace à travers la tropopause tropicale. •En collaboration avec le NCAR (National Center for Atmospheric Research) américain, 8 vols de « ballons-driftsondes » ont été réussis à partir de Zinder (Niger). Ces ballons dérivent avec les vents stratosphériques jusqu’au large des côtes atlantiques de l’Amérique et larguent régulièrement des « dropsondes » qui mesurent les profils thermodynamiques de l’atmosphère. C’était la première fois que de tels systèmes étaient mis en œuvre pour la recherche et la prévision météorologiques. Près de 130 dropsondes ont été lâchées. Elles ont fourni des mesures scientifiquement prometteuses à proximité des ondes d’est africaines, des systèmes orageux et des cyclones tropicaux.

questions : Comment évolue la qualité de l’air à l’échelle globale et régionale ? Quelle est l’intensité et la distribution des sources et puis des gaz traces et aérosols impactant la qualité de l’air ? Quel est le rôle de la composition troposphérique sur le changement climatique ? •Démarrage du concept Sifti, proposé dans le projet Traq. Il permettrait d’accéder pour la première fois depuis l’espace au contenu en gaz trace dans les basses couches de l’atmosphère. • Le développement de logiciels permettant d’optimiser l’extraction d’informations nécessaires à l’étude de la composition troposphérique, à partir des données de l’instrument Iasi.

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LE TEMPS DE l’océanographie o p é r a t i o n n e l l e .

L’altimétrie : un pôle d’excellence du CNES, bâtisseur de l’océanographie opérationnelle L’observation spatiale des océans par altimétrie radar est une technique éprouvée depuis plus de quinze ans. Le CNES est un acteur majeur de ce système complexe qui requiert la combinaison d’un grand nombre de compétences. Mesurer la topographie de la surface des océans au centimètre près reste, aujourd’hui encore, une prouesse technique et pourtant routinière.

Jason 1 prolongé en attendant Jason 2 Jason 1, lancé en décembre 2001, a pris le relais de Topex- Poséidon, qui a terminé ses opérations fin 2005. Il a atteint sa durée de vie théorique de cinq ans fin 2006. Les partenaires de ce programme, CNES et NASA, se sont entendus pour prolonger cette mission de plusieurs années, car il faudra attendre mi-2008 pour que Jason 2 prenne sa suite.

Jason 2 sera la première mission « opérationnelle » dédiée à l’altimétrie spatiale. Ce satellite, en cours d’intégration, est une coopération réunissant des organismes de recherche (NASA et CNES) et opérationnels (NASA et Eumetsat). Couplés aux données de la mission Envisat, puis de Sentinel 3 dans le cadre de GMES,

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ses produits seront intégrés aux systèmes de prévision de l’état de l’océan.

AltiKa pour garantir la continuité de service L’avènement d’un grand nombre d’applications issues de l’altimétrie spatiale impose de garantir à tout utilisateur final la continuité du service. C’est dans cette perspective, et pour préparer les futures générations d’altimètres spatiaux, que le CNES a décidé de développer la charge utile altimétrique AltiKa. Cet altimètre de haute précision, associé, comme toutes les autres missions d’altimétrie, au système d’orbitographie précise Doris, sera embarqué en 2009 sur le satellite indien Saral (Satellite with ARgos and ALtika).

Smos, le sel et le climat Au-delà de sa contribution à l’océanographie opérationnelle, le CNES reste attaché à sa vocation première, au service de la communauté de la recherche. La mission Smos (Soil Moisture and Ocean Salinity) en est sans doute un des meilleurs exemples : pour la première fois, une mission spatiale va mesurer à l’échelle globale l’humidité superficielle des terres émergées et la salinité de la surface des océans. Smos embarquera un radiomètre interférométrique capable d’effectuer

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de telles mesures depuis l’espace. P our ce faire , trois agences spatiales ont mis en commun leurs moyens et leur expertise : l’ESA, le CNES et l'agence espagnole de gestion des affaires spatiales CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnologico Industrial). Dans le cadre de cette coopération, le CNES fournit une plateforme Protéus, assure la maîtrise d’œuvre du système satellite, prend en charge le contrôle du satellite en orbite et développe un centre de traitement aval des données, en partenariat avec l’Ifremer. L’intégration du satellite va commencer, pour un lancement prévu mi 2008.

Préparer l’avenir En concertation avec la communauté scientifique, le CNES prépare déjà la prochaine génération d’instruments spatiaux pour l’océanographie spatiale. C‘est ainsi qu’il a décidé, en 2006, de lancer une étude de faisabilité de l’instrument Swim (Surface Wave Investigation and Monitoring). Cet instrument, destiné à la mesure de la distribution en longueur d’onde et en direction des champs de vagues à la surface des océans, pourrait être embarqué dès 2012-2013 sur une mission d’opportunité.

D e s AVANCÉES p o u r l a m é t é o r o l o g i e .

Lancement réussi pour Métop et fonctionnement très satisfaisant pour Iasi Le premier satellite météorologique défilant européen Métop a été lancé avec succès le 19 octobre 2006 vers son orbite polaire située à environ 840 km d’altitude. Parmi les instruments embarqués par Métop, l’interféromètre Iasi, développé par le CNES dans le cadre d’un accord de coopération avec Eumetsat, constitue une avancée technologique et scientifique majeure. Iasi fournira aux météorologistes des spectres atmosphériques infrarouges permettant de calculer les profils verticaux de la température et de l’humidité avec une résolution verticale et une précision jamais atteintes depuis l’espace. Les données de Iasi seront également utiles pour les études de chimie de l’atmosphère et la surveillance du climat.

Le centre technique d’expertise Iasi, installé au Centre spatial de Toulouse, est chargé de la recette en vol de l’instrument et de la surveillance des performances de l’instrument pendant la phase d’exploitation. Iasi a fourni le 27 novembre 2006 ses premiers spectres atmosphériques, jugés tout à fait satisfaisants. Il est passé en mode opérationnel le 20 décembre.

La mise en route des autres instruments de Métop, en particulier les instruments Sarsat 3 et Argos 3 du CNES, a été réussie. La vérification

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en orbite de l’ensemble des instruments de Métop et la validation complète du système polaire d’Eumetsat, devraient s’achever en mai 2007. Toutes les données de Métop seront alors diffusées aux services météorologiques via le système de diffusion Eumetcast.

Mégha-Tropiques : améliorer la connaissance du climat tropical La mission franco-indienne Mégha-Tropiques est destinée à l’étude de la circulation atmosphérique, du cycle de l’eau et de l’évolution du climat dans les tropiques. Placé sur une orbite faiblement inclinée, le satellite pourra en effet mesurer avec une bonne répétitivité les flux radiatifs, la vapeur d’eau et les précipitations. Il emportera trois instruments : l’imageur micro-ondes Madras, le sondeur micro-ondes Saphir et l’instrument de mesure du bilan radiatif Scarab.

La Revue de définition préliminaire de l’instrument principal Madras a été organisée par l’agence spatiale indienne Isro et le CNES en mars 2006, alors que la Revue de conception détaillée du sous-ensemble Marfeq (partie hyperfréquences de Madras développée par EADS Astrium pour le CNES) s’est déroulée en avril et a autorisé la fabrication du modèle de vol. En outre, toutes les activités de développement détaillé ont commencé pour les deux autres instruments.

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Parallèlement, les activités scientifiques conduites dans les laboratoires de l’IPSL (Institut Pierre-Simon Laplace) et soutenues par le CNES, se sont poursuivies. Elles portent sur les algorithmes de restitution des paramètres géophysiques pour les trois instruments, l’échantillonnage des systèmes convectifs et les précipitations déduites des satellites géostationnaires.

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Te r r e SOLIDE : s u r v e i l l a n c e c o n t i n u e e t p r é c i s i o n .

La mesure du champ magnétique terrestre avec Swarm Le projet Swarm a été sélectionné comme troisième mission d’opportunité du programme enveloppe d’observation de la Terre de l’ESA. Il a pour mission de procéder à l’étude la plus complète jamais entreprise du champ géomagnétique terrestre et de son évolution dans le temps. Swarm assurera la continuité de la surveillance du champ magnétique depuis l’espace, actuellement effectuée par les satellites Oersted, Champ et Sac-C. Son lancement est prévu en 2009.

Le CNES participe à cette mission par la fourniture des magnétomètres absolus qui équiperont les trois satellites. Ils sont développés par le Laboratoire d’électronique de technologie de l’information du Commissariat à l’énergie atomique (Leti/CEA).

La mesure précise du champ de gravité de la Terre avec Goce Grâce à l’étude précise des perturbations de l’orbite des satellites en orbite basse, il est possible de mesurer les variations latérales du champ de gravité reflétant les variations de masse à l’intérieur et à la surface du globe. Actuellement, deux missions effectuent des mesures du champ de gravité : le satellite allemand Champ et la mission américaine Grace. Les

équipes du CNES et du Groupe de recherche en géodésie spatiale (GRGS) calculent des modèles de champ de gravité tous les mois. Elles mettent ainsi en évidence les variations saisonnières de la distribution des grandes masses d’eau continentales et des perturbations du champ, lors d’événements géophysiques importants.

Le lancement de la mission Goce de l’ESA est à présent prévu début 2008. Elle doit permettre de modéliser le géoïde terrestre avec une précision inégalée : environ 1 cm de hauteur de géoïde sur des longueurs d’ondes spatiales de 100 km. Un consortium impliquant le CNES prépare les logiciels destinés à la production des modèles de champ de gravité et de géoïde.

Doris, l’indispensable géomètre de l’espace Comme l’année précédente, cinq instruments Doris ont contribué en 2006 à la détermination des paramètres géodésiques de la Terre (centre de masse, mouvements de surface…) : les deux instruments « ancienne génération » embarqués sur Spot 2 et Spot 4 et les trois instruments de « nouvelle génération » à bord de Jason 1, Envisat et Spot 5. La pérennité du service sera assurée par les instruments en cours de développement qui équiperont les futures missions altimétriques Jason 2 et AltiKa.

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La charte internationale « Espace et catastrophes majeures » confirme son utilité

Depuis la création de la charte en 2000, 115 activations (chiffre au 18 décembre 2006) ont été acceptées et ce nombre augmente régulièrement d’année en année. Il est intéressant de constater une très forte prédominance des catastrophes liées aux phénomènes atmosphériques comme les inondations ou ouragans : 17 activations sur 24 en 2006.

1 Face aux premiers résultats encourageants et au parfait fonctionnement du satellite et de sa charge utile, il a été décidé de prolonger jusqu’en 2008 la mission Déméter (Detection of Electro-Magnetic Emission Transmitted

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La Chine devrait rejoindre la charte prochainement et d’autres pays se sont manifestés, tels que l’Allemagne, le Brésil et l’Italie. Les images Spot sont presque systématiquement utilisées et de nouveaux distributeurs d’images ont proposé de fournir leurs produits. Ainsi, l’agence américaine USGS (US Geological Survey) diffusera les images à très haute résolution des satellites Quickbird, Ikonos et Orbview.

Site à consulter : www.disasterscharter.org

from Earthquake Regions). Cela pour permettre de recueillir davantage d’évènements (variations anormales des paramètres électromagnétiques notamment avant les séismes) et d’affiner les résultats des statistiques.

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