Le satellite Sentinel 1A, lancé en avril 2014, sera rejoint vendredi par son jumeau, Sentinel 1B. Construits à l'identique par Thales Alenia Space, ces deux satellites vont donner à l'Europe une nouvelle vision radar de la Terre dans le cadre du programme européen d'observation de la Terre Copernicus. © Esa

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Le satellite Sentinel 1B va rejoindre son jumeau pour observer la Terre

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Sentinel 1B, deuxième satellite de la mission Sentinel 1, est prêt au départ. Construit par Thales Alenia Space, il sera lancé ce vendredi 22 avril depuis le Centre spatial guyanais. Il rejoindra en orbite Sentinel 1A, lancé en avril 2014, avec qui il formera la première famille de satellites complète en orbite du programme Copernicus. Comme nous l'expliquent Philippe Goudy et Pierre Potin, de l'Esa (l'Agence spatiale européenne), ces deux satellites offriront une couverture inédite de la Terre.

Deux ans après le lancement de Sentinel 1A, Sentinel 1B s'apprête à son tour à rejoindre l'orbite terrestre. Le lancement devrait avoir lieu ce vendredi 22 avril depuis le Centre spatial guyanais. Le satellite sera placé sur le même plan, à 180 degrés de son grand frère, afin d'améliorer les intervalles de revisite d'un même point à la surface du globe.

Cela permettra « d'atteindre tout point du globe en moins de six jours, contre 12 jours aujourd'hui. Aux latitudes européennes cette capacité de revisite sera de l'ordre de 3 jours en moyenne et une couverture journalière sera possible dans l'Arctique, par exemple, pour la surveillance opérationnelle des glaces de mer et des icebergs », nous explique Pierre Potin, responsable de la mission Sentinel 1 à l'Agence spatiale européenne (Esa). « C'est évidemment le point fort de la mission et les services Copernicus vont s'en ressentir [Copernicus est le nom du programme européen de surveillance de la Terre dont font partie Sentinel 1A et Sentinel 1B, NDLR]. »

Sentinel 1 est « la première famille de satellites du programme Copernicus complète en orbite ». Il s'agit d'une mission d'imagerie par radar à synthèse d'ouverture et d'interférométrie dont les « données servent à de nombreuses applications opérationnelles, commerciales et scientifiques ». Comme nous le précise Philippe Goudy, directeur des programmes d'observation de la Terre à l'Agence spatiale européenne« la mission Sentinel 1 a été conçue dès le départ pour être opérée avec deux satellites en orbite simultanément afin de survoler plus fréquemment les diverses régions du globe ».

Après le tremblement de terre survenu au Népal en avril 2015, le satellite Sentinel 1A a été utilisé pour calculer les déplacements du sol causés par le séisme. © Copernicus data

Des satellites pour faciliter l'accès aux données

Plus généralement, avec l'innovation du système Copernicus, il s'agit de « favoriser l'accès des données aux utilisateurs. Les satellites imagent toute la Terre et les données sont disponibles seulement quelques heures après leur acquisition, voire quelques minutes pour les situations d'urgence ». Les traiter, les archiver puis les distribuer dans des délais les plus courts possibles représente évidemment un très gros défi. En volume de flux de données, il faut gérer « quelque trois térabytes par jour pour le seul satellite Sentinel 1A et environ 10 fois plus sont téléchargés chaque jour ».

Pour réaliser leur mission, les deux satellites Sentinel 1 embarquent un « radar en bande C à synthèse d’ouverture (SAR) équipé d'une antenne électronique active - qui mesure 12,30 m sur 0,90 m -, à guide d'onde, composée de 560 modules d'émission-réception et qui peut opérer dans quatre modes d'observation de la Planète », nous détaille Pierre Potin. L'interférométrie en imagerie SAR, bien que récente (elle a été développée dans les années 80), « est une technique aujourd'hui opérationnelle et largement utilisée pour la mesure de déformations du sol de faibles magnitudes telles que la subsidence en milieu urbain, la dynamique des glaciers, la déformation engendrée par les séismes, l'activité des volcans, les glissements de terrain, la surveillance d'infrastructures comme les barrages ».

La révolution de l'interférométrie

L'interférométrie en imagerie SAR est considérée comme une grande révolution par rapport aux méthodes géodésiques conventionnelles. En effet, elle est le « seul outil en mesure de mouvement du terrain avec une précision de l'ordre de quelques millimètres sur de larges zones ». Elle a, comme principal avantage par rapport à la prise d'images utilisant la partie visible du spectre« qu'elle peut fonctionner de jour comme de nuit, quelles que soient les conditions météorologiques, et permet une précision remarquable ».

En résumé, grâce à l'interférométrie, il est possible de « regarder une même scène à distance d'un ou plusieurs cycles de répétition orbitaux, dans la même géométrie permettant une certaine cohérence du signal, pouvant ainsi caractériser de très faibles déplacements ».

Avec leur radar, les satellites Sentinel 1 sont capables de voir la fonte des glaciers, mais également leur vitesse de déplacement. Cette image combine deux vues acquises les 3 et 15 mars 2016 par Sentinel 1A ; elle montre la vitesse de déplacement du glacier de l'île du Pin, en Antarctique. Les zones en violet indiquent un déplacement de 100 mètres entre les deux clichés. © Copernicus data

Mesurer avec précision la vitesse des glaciers

L'intérêt d'envoyer dans l'espace deux satellites identiques s'explique par « un besoin de couverture et de fréquence d'observation élevée » utiles à une très large gamme de « services liés à l'environnement, la sécurité et l'amélioration de la qualité de vie des citoyens ». C'est notamment vrai pour tout ce qui concerne les mesures de précision de l'ordre de quelques millimètres.

Ainsi, le suivi des glaces sera grandement amélioré. Il « sera possible de mesurer avec une très grande précision la vitesse de l'ensemble des glaciers se déversant dans la mer en Antarctique ou au Groenland », au-delà de 10 mètres par jour pour certains. À partir de ces données, les scientifiques peuvent en « déduire la contribution de l'augmentation du niveau des mers avec l'apport de la fonte des calottes glaciaires ».

La surveillance des activités maritimes sera également plus aisée avec deux satellites. Par superposition des données VMS (Vessel Monitoring System, en anglais, qui signifie « système de surveillance des navires par satellite ») et des images radar, il sera possible de « détecter les bateaux de pêche illégaux, de surveiller les pollution accidentelles et sauvages » et d'assurer la sécurité des usagers des mers par la « détection d'icebergs et le suivi de nappes de pétrole en mer ». Sentinel 1 est également très adapté à la surveillance de l'état de la mer (vagues, vents et courants), permettant aux organismes de météorologie d'affiner leurs modèles de prévision.

Sur les terres émergées, les données des deux Sentinel 1 renforceront les services existants, notamment ceux utilisés pour « la fourniture d'imagerie et cartes de dégâts pour situations d'urgence telles que les inondations », mais aussi la surveillance d'évènements environnementaux comme « les glissements de terrain, les gonflements ou éruptions de volcans » ou encore pour une meilleure analyse des tremblements de terre.

L'économie, un des enjeux du programme Copernicus

Si Copernicus est conçu pour recueillir des informations au profit de six grands domaines d'application - à savoir, la surveillance des terres, l'environnement marin, la gestion des catastrophes et des crises, l'atmosphère terrestre, le changement climatique et la sécurité -, ses « données sont également très utiles à de nombreux services à valeur ajoutée adaptés à des besoins publics ou commerciaux spécifiques », souligne Philippe Goudy.

Par ailleurs, la politique de données et de dissémination des produits à tous « ouvre de nouvelles perspectives commerciales pour les entreprises, favorise l'émergence de nouveaux services et consolides ceux existants et nés de précédents programmes d'observation de la Terre ». Comme le souligne la Commission européenne, responsable du programme, plusieurs études économiques ont démontré qu'il existait un « énorme potentiel de création d'emplois, d'innovation et de croissance ». Les avantages attendus de Copernicus jusqu'en 2030 sont « estimés à quelque 30 milliards d'euros », indique Philippe Goudy.

Sentinel 1A est notamment utilisé pour la surveillance de l'environnement maritime. Lorsqu'il passe au-dessus de la Guyane, il ne manque pas de rendre compte de la prolifération de l'algue appelée « sargasse ». © Copernicus data

Comment les données de Sentinel 1 sont-elles utilisées ?

Pour expliquer comment les données de Sentinel 1 peuvent être utilisées, Pierre Potin nous cite cinq applications :

  • Une équipe anglaise utilise ces données pour « étudier les processus tectoniques à l'échelle globale avec, à la clé, la possibilité de révolutionner la compréhension des tremblements de terre ».
  • En Roumanie, le satellite a aidé les autorités locales à « résorber un bouchon de quelque 120 bateaux sur le Danube dont les eaux, à certains endroits, étaient anormalement basses du fait de la vague de chaleur qui a frappé l'Europe l'été dernier ».
  • Aux Pays-Bas, une start-up travaille sur la « déformation du sol du fait des extractions de gaz naturel en profondeur, pouvant entraîner l'effondrement de bâtiments et de maisons ». Des déformations du terrain qui se traduisent par de microfissures qu'observe « très bien l'interférométrie, qui permet de restituer des petits déplacements du sol ».
  • Autre utilisation, plus inattendue cette fois-ci, la « détection de la prolifération d'algues au large de la Guyane » (voir l'image ci-dessus).
  • Dans le monitoring des récoltes, Sentinel 1 est également utilisé pour la « surveillance de la croissance du riz en Asie et anticiper les productions à venir en raison de la capacité des satellites à observer comment les champs de rizières se comportent à chaque saison », une application très utile aux autorités nationales ainsi qu'aux organisations internationales comme l'IRRI (l'Institut international de recherche sur le riz) ou la FAO (l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture) car elle permet d'apporter des informations supplémentaires liées à la sécurité alimentaire à l'échelle globale.
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