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L'Usine Aéro

Programme Copernicus : lancement réussi pour Sentinel-2A

Julien Bergounhoux , , , ,

Publié le , mis à jour le 23/06/2015 À 08H00

Reportage Le programme Copernicus est la réponse de l'Europe aux défis environnementaux, agricoles et climatiques du 21e siècle. Etat de la végétation, qualité des sols, évolution des côtes maritimes... Il va permettre d'observer la Terre avec une précision et une qualité d'image jamais atteinte jusqu'à présent. Sentinel-2A, le deuxième satellite du programme, a complété ses tests et a été mis en orbite par une fusée Vega dans la nuit du 22 au 23 juin depuis le Centre spatial guyanais.

Programme Copernicus : lancement réussi pour Sentinel-2A
Le satellite Sentinel-2A au sein du centre de test d'IABG.
© Airbus Defence and Space

Mise à jour le 23 juin 2016 à 8h :

Le lancement du satellite Sentinel-2A s'est bien déroulé dans la nuit du 22 au 23 juin. Revivez le décollage du lanceur Vega sur le site officiel d'Arianespace ou grâce à la vidéo ci-dessous.

En février dernier nous avions consacré un reportage aux enjeux de ce programme européen : 

Ce mardi 24 février près de Munich, dans les locaux du centre de test de l'entreprise allemande IABG, l'Agence spatiale européenne (ESA) et Airbus Defence and Space ont présenté à la presse le satellite d'observation terrestre Sentinel-2A. Après six mois de tests intensifs, ce satellite de 1180 kg est prêt à rejoindre l'espace. Il partira pour le centre spatial de Kourou (Guyane) le 19 avril, depuis lequel il sera mis en orbite le 12 juin par un lanceur léger Vega.

Il sera le deuxième satellite du programme Copernicus à être mis en orbite, après le Sentinel-1A en avril 2014. Le lancement de Sentinel-1B est, lui, prévu pour 2016, tout comme celui de Sentinel-2B. Copernicus est le programme européen de surveillance de la Terre, financé par la Commission européenne à hauteur de 4,3 milliards d'euros pour la période 2014-2020. Il a été mis en place pour remplacer et consolider plusieurs missions européennes précédentes (Envisat, Spot, Jason-2, etc.) et donner à l'Europe une source indépendante et fiable de données environnementales. Il comporte une composante spatiale, gérée par l'ESA, des relevés sur le terrain coordonnés par l'Agence européenne pour l'environnement (EEA), et des services utilisateurs dont la Commission européenne est en charge.

Des sentinelles pour l'environnement

La composante spatiale s'appuie principalement sur les missions Sentinel, un ensemble de satellites développés spécifiquement pour ce programme. Ces missions sont divisées en sept groupes, chacun composé d'un ou deux satellites. A noter que les Sentinel-4 et 5 ne nécessiteront pas le développement de satellites dédiés : les instruments de mesure seront embarqués à bord de satellites Eumetsat. Airbus Defence and Space est le principal partenaire du programme Copernicus. L'entreprise participe au développement de chacun des projets Sentinel, et est le maître d'oeuvre sur cinq des sept groupes.

Chacun de ces projets est dédié à un type de mesure spécifique. Sentinel-1 utilise un radar pour voir à travers la couverture nuageuse, Sentinel-4 étudiera la composition de l'atmosphère à des fins météorologiques et climatologiques, Sentinel-6 effectuera des mesures d'altimétrie... Sentinel-2A prendra pour sa part (avec son jumeau 2B) la suite du satellite Spot-5 du CNES, l'agence spatiale française. Il emporte un imageur multispectral à 13 bandes (contre 5 pour Spot-5) capable de capturer la lumière visible, infrarouge et proche infrarouge, et se concentrera sur l'observation des terres émergées.

Observer l'évolution du monde

Plus spécifiquement, Sentinel-2 est destiné en priorité à l'observation de l'évolution de la végétation (forêts, terres agraires), des côtes, des lacs et rivières, des glaciers... Il jouera ainsi un rôle déterminant dans l'étude du changement climatique et dans la caractérisation des habitats et de la biodiversité. Il servira également à surveiller les catastrophes naturelles (incendies, inondations, glissements de terrains...), aider à réduire les émissions liées à la déforestation, et prévenir ou coordonner les efforts lors de crises humanitaires (déterminer par exemple la meilleure zone pour établir un camp de réfugiés, ou lutter contre des épidémies de paludisme ou d'Ebola). Enfin, il sera un outil de sécurité qui vérifiera la position de navires en mer, détectera des activités de pollution illégale, surveillera les frontières...

Sentinel-2A orbitera à 786 kilomètres d’altitude et fournira des images à des résolution spatiales de 10 mètres (4 bandes visibles et proches infrarouge), 20 m (6 bandes infrarouges pour suivre l'activité végétale) et 60 m (3 bandes pour les corrections atmosphériques). Les différentes bandes et résolutions permettent d'obtenir des images utilisables avec plus de constance, en minimisant l'effet des perturbations atmosphériques. Mais l'innovation au coeur du satellite est surtout l'amplitude de la surface terrestre qu'il capture à chacun de ses passages : 290 km de large, contre 117 km pour Spot-5. Cela permettra aux deux satellites Sentinel 2 de couvrir l'intégralité du globe en seulement cinq jours, alors que Spot-5 en nécessitait 26. La philosophie du projet est de faire du "carpet mapping", c'est à dire d'acquérir de larges quantités de données de nombreuses fois d'affilée.

En plus des Sentinel, le segment spatial de Copernicus s'appuiera sur une trentaine de missions contributrices. Celles-ci prendront plusieurs formes : d'autres missions européennes (Pleiades, MetOp, les missions de recherche "Earth Explorers", etc.), des missions d'autres agences spatiales (comme le programme Landsat de la Nasa), ou des données provenant d'acteurs commerciaux.

Un défi industriel

Il aura fallu plus de sept ans à Airbus Defence and Space et à ses 42 entreprises partenaires pour réaliser Sentinel-2A, dont le lancement était à l'origine prévu en 2013. Ce développement a mobilisé plus de 1000 ingénieurs au total (dont une équipe principale de 70 personnes) et s'est avéré relativement complexe. En cause : la sensibilité qu'il faut atteindre pour capturer les informations nécessaires au suivi de la végétation. "Le proche infrarouge est une bande du spectre lumineux de quelques dizaines de nanomètres seulement. Il requiert des détecteurs et des filtres très difficiles à réaliser. Nous avons fait travailler les meilleurs opticiens européens pour y parvenir, et obtenir ce niveau de qualité a causé des retards dans le développement", explique Jean Dauphin, directeur des Programmes d'Observation de la Terre, de Navigation et Scientifiques chez Airbus Defence and Space.

Et si une bonne partie des technologies du satellite est déjà largement utilisée dans l'industrie, la capacité de l'instrument à "faucher" 290 kilomètres de terrain d'un coup a également constitué un challenge : "Notre télescope emploie trois miroirs polis d'une manière très spécifique. Une optique aussi ouverte et d'aussi bonne qualité n'avait jamais été réalisée auparavant", précise Jean Dauphin.

Une politique d'Open Data

L'un des objectifs majeurs de Copernicus est de mettre en place une véritable continuité des données, qui permettra un suivi dans la durée et une compatibilité avec les données des autres participants du projet mondial d'étude de la Terre baptisé GEOSS (mené par les États-Unis, l’Union européenne, le Japon et l’Afrique du Sud et incluant 72 états membres). Ainsi, les versions C et D des Sentinel, qui prendront la suite des A et B après leur période de vie d'un peu plus de 7 ans (mais qu'Airbus DS et l'ESA comptent pousser à plus de 12 ans) seront compatibles avec leurs prédécesseurs (voir le calendrier de déploiement des Sentinel). Elles conserveront le même schéma instrumental de façon à ce qu'une Sentinel D puisse être utilisée dans 20 ans en ayant la même calibration qu'une Sentinel A pour vérifier l'évolution de la végétation, du sol, des côtes, etc. A terme, les données recueillies par les systèmes d'observation de chaque membre de GEOSS seront toutes disponibles via une même interface.

En parallèle, les données brutes recueillies par les missions Sentinel seront accessibles à tout un chacun sur plusieurs portails dédiés (celles de Sentinel-1A le sont déjà, cumulant plus de 352 To de données téléchargées par 5038 utilisateurs). Une liberté totale d'accès voulue par l'Agence spatiale européenne, qui estime que les citoyens européens ont déjà payés pour le programme. La commission mandatera également l'archivage des données par des professionnels européens du stockage, pour qu'elles restent accessibles dans les décennies à venir. Les quantités de données concernées sont énormes, le seul Sentinel-2A en générera environ 300 Mo par seconde. Il peut en stocker jusqu'à 6 To à bord, et enverra en moyenne 1 To de données compressées par jour à l'une des quatre stations au sol avec lesquelles il communiquera.

Au-delà de leur utilisation pour la recherche publique, les données provenant de Copernicus seront exploitées par des entreprises spécialisées qui les vendront après analyses pour diverses applications : prédiction des rendements agricoles, aide à l'aménagement du territoire, évaluation des risques naturels...

Julien Bergounhoux, à Munich

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