Avec SWOT, l'altimétrie spatiale s'intéresse aussi aux surfaces d'eau continentales

Le satellite SWOT (Surface Water Ocean Topography) entre en phase finale de réalisation : l'unité de radio-fréquence s'apprête à quitter Toulouse pour les Etats-Unis. Elle y sera couplée à KaRIn, l'instrument principal de ce programme porteur d'avancées technologiques majeures dans le domaine de l'altimétrie. Lancement prévu pour 2021.

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Avec SWOT, l'altimétrie spatiale s'intéresse aussi aux surfaces d'eau continentales
Frédéric Robert, chef du projet RFU-KaRIn chez Thales Alenia Space et Thierry Lafon, chef de mission SWOT au Cnes, devant l’unité de radio-fréquence, co-développé à Toulouse pour le programme SWOT.

« SWOT marque une rupture technologique dans le domaine de l'altimétrie qui permettra de mieux appréhender les problématiques de la gestion de l'eau partout sur la surface du globe », explique Thierry Lafon, chef de la mission Surface Water Ocean Topography (SWOT) au Centre national d'études spatiales (Cnes). Fruit d'une coopération entre le Cnes et l'Agence spatiale américaine, le programme associe les expertises du Jet propulsion laboratory (JPL), basé à Pasadena (Californie), et celles des sites toulousain et cannois de Thales Alenia Space. Première étape de concrétisation : le Cnes et Thales Alenia Space s'apprêtent à livrer fin juillet, depuis Toulouse, l'unité de radio-fréquence (Radio frequency unit, RFU) au JPL. Elle y sera couplée à l'instrument principal KaRIn (Ka-band Radar Interferometer). Un concentré d'innovations technologiques. « SWOT s'inscrit dans la continuité des missions d'océanographie spatiale Jason 1, 2 et 3, avec une résolution nettement améliorée et ouvre en parallèle de nouveaux champs d'applications en matière d'hydrologie », précise Thierry Lafon.

Une image bidimensionnelle à large fauchée

Avec sa technologie d'interférométrie radar, l'instrument KaRIn va permettre de fournir une image bidimensionnelle grâce à 2 antennes en bande Ka tenues éloignées de 10 mètres l'une de l'autre, à partir de deux bras articulés qui se déploieront en orbite. En outre, l'observation se fera sur la base de deux larges fauchées, de 60 km de part et d'autre de la verticale du satellite, contre une bande de 5 à 6 km pour les instruments altimétriques classiques, dits de mesure de trace. Les mesures fournies seront à la fois plus précises et avec une résolution pouvant descendre jusqu'à quelques dizaines de m², contre quelques km² pour les satellites Jason.

Une mission d'océanographie et d'hydrologie

En océanographie, ces mesures donneront accès à la compréhension de mécanismes de types tourbillons ou à l'étude côtière et aux phénomènes d'érosion. En outre, alors que les altimètres classiques détectent très mal les eaux continentales, SWOT aura la capacité de cartographier et mesurer jusqu'à environ 70% des surfaces d'eau douce dans le monde, contre à peine 25% actuellement. Il permettra d'évaluer les évolutions du stockage d'eau de zones humide ou de lacs, de surveiller le débit des fleuves. « Nous allons disposer d'un outil sans précédent pour développer de nouvelles applications que ce soit pour de l'aide à la navigation ou à la pêche, pour des études de suivi de zones côtières ou pour la gestion de la production hydroélectrique», insiste Thierry Lafon.

Sensibiliser en amont les acteurs de l’eau

Sans attendre la mise en orbite du satellite (programmée pour septembre 2021), le Cnes, en charge de la réception des données et de leur traitement, a pris l'initiative de mobiliser les acteurs français de l'eau (services de l'Etat, agences de l'eau, experts et scientifiques...) au sein d'un groupe hydrologique dédié. « Nous nous préparons en amont à développer toutes sortes d'applications nouvelles », souligne Thierry Lafon. Une cinquantaine de personnes travaillent déjà en avance de phase sur le site toulousain du Cnes, à la fois pour mettre en place l'architecture particulière nécessaire pour réceptionner et traiter les données (8 térabits par jour attendues en moyenne), mais aussi pour préparer la transition avec les outils actuels de mesure in situ et accompagner le montage de premiers projets et d'études de cas qui serviront de démonstrateurs.

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