Le CubeSat Simba passe de la Terre au Soleil pour participer au suivi du changement climatique
Mise à jour : Nouveau report pour conditions météorologiques. La nouvelle date de lancement visée sera annoncée dès que possible en fonction de l’évolution des conditions météorologiques.
Avec un lancement prévu dimanche à bord de la fusée Vega, le CubeSat belge Simba est une petite mission avec une grande ambition : mesurer d’une nouvelle façon l’un des moteurs fondamentaux du changement climatique. Le nanosatellite de 30 cm de long pivotera de la Terre vers l’espace et le Soleil et inversement afin de calculer le bilan radiatif total de notre planète.
Les CubeSats sont des satellites miniatures construits à partir de cubes de 10 cm de côté. Simba, forme abrégé de « Sun-Earth Imbalance », est un CubeSat de 3 unités développé avec l’ESA par un consortium emmené par l’Institut royal météorologique (IRM) de Belgique, avec la KULeuven et ISIS-Innovative Solutions in Space aux Pays-Bas.
« C’est le genre d’instrument scientifique que nous aurions d’habitude installé sur une plateforme satellitaire de taille normale », explique Stijn Nevens, chercheur principal responsable pour Simba à l’IRM.
« Mais si nous parvenons à le faire fonctionner sur un CubeSat – plus petit et meilleur marché – alors nous pourrions construire et faire voler plusieurs versions de cet instrument dans le futur, de façon à couvrir la planète tout entière pour un coût équivalent à une seule mission traditionnelle. C’est important étant donné le caractère crucial de la variable que nous entendons mesurer ».
« L’origine principale du changement climatique s’explique par le fait qu’une quantité croissante de chaleur venant du Soleil est retenue au sein du système atmosphérique. Pour quantifier cela directement, nous devons mesurer quelle est la quantité d’énergie solaire reçue par la Terre – ce que nous appelons l’irradiance solaire totale – et mesurer ensuite quelle partie est réfléchie par la surface de la Terre et par l’atmosphère, ou évacuée sous forme d’énergie calorique de longueur d’onde plus élevée ».
« En soustrayant le second du premier, nous arrivons à un chiffre représentant le bilan radiatif de la Terre, soit la quantité d’énergie qui est retenue par notre planète au lieu d’être réfléchie ou dégagée sous forme de rayonnement. »
« Nous disposons déjà d’un assortiment d’instruments pour mesurer le rayonnement – appelés radiomètres – qui convertissent ce dernier en courant électrique aux fins de mesure. Des radiomètres dirigés vers la Terre volent par exemple à bord des satellites européens Meteosat en orbite géostationnaire, mais il y a aussi la famille des instruments américains CERES en orbite basse. Des radiomètres orientés vers le Soleil existent également à bord de satellites tels que SOHO and Proba-2. »
« Mais si leurs résultats affichent une précision relativement élevée, ils requièrent beaucoup de modélisation supplémentaire pour tenir compte de facteurs tels que les différences diurnes et les variations de surface. Ils présentent par conséquent une marge d’erreur plus importante, tandis que les instruments eux-mêmes possèdent des biais inhérents. Nous devons faire mieux si nous voulons réaliser des modèles de changement climatique plus affinés. »
Prendre soin de notre planète
Avec Simba, l’idée est d’atteindre une précision absolue plus élevée en utilisant pour la toute première fois le même instrument pour mesurer l’irradiance venant tant de la Terre que celle venant du Soleil. Le CubeSat pivotera de notre planète vers l’espace lointain – dans un objectif de calibration – et ensuite vers notre étoile. »
« Nous utilisons un instrument à large bande et champ large, ce qui signifie que nous mesurons le flux total partant de toute la Terre », ajoute le Dr Nevens. « Simba est basé sur un radiomètre à cavité, qui est essentiellement un espace interne du côté opposé à un tout petit orifice, peint intégralement en noir. Nous mesurons comment cette cavité se réchauffe. »
« Imaginez une maison avec chauffage central que vous désirez garder bien au chaud. Par une journée d’été, vous n’avez rien à réchauffer, mais un jour d’hiver, vous perdrez beaucoup de chaleur et vous devrez la chauffer activement. Ce que nous mesurons, c’est combien d’énergie supplémentaire nous aurons besoin d’y injecter pour maintenir une température définie. »
« Pour obtenir notre base de référence, nous allons débuter la mission en regardant la Terre à la verticale, pour voir à quelle température elle se stabilise. Ensuite, nous pivoterons vers l’espace lointain, à tout juste quelques degrés du zéro absolu, pour découvrir quelle quantité maximale de chaleur nous devons appliquer pour le garder là. Enfin, nous l’orienterons vers le Soleil, pour mesurer ainsi la quantité de radiation venant de côté. »
Simba est équipé d’un « système de détermination d’attitude et de contrôle » (ADCS) développé spécifiquement à l’intention des CubeSats par la KULeuven. Celui-ci comprend un viseur d’étoiles expérimental pour définir sa position par rapport aux constellations d’étoiles dans le ciel, ainsi qu’une « roue de réaction » dont la variation du taux de rotation conduit le satellite à réagir en modifiant son attitude.
Le Dr Nevens ajoute : « Cet ADSC apportera à Simba une précision de pointage de 0,1 degré, ce qui améliorera la précision globale de nos données. Nous allons pouvoir assurer la traçabilité en sachant à tout moment exactement ce que nous observons et depuis quel endroit ».
Simba a vu le jour dans le cadre de l’élément « Fly » du General Support Technology Programme de l’ESA qui prépare des technologies spatiales prometteuses. Il sera lancé simultanément avec des dizaines d’autres CubeSats et petits satellites à bord du vol inaugural du Small Spacecraft Mission Service du lanceur Vega de l’ESA tôt ce vendredi matin.
Le lancement pourra être suivi sur ESA Web TV à partir de 03:36 CEST le dimanche 21 juin, avec un décollage prévu à 03:51 CEST (01:51 UTC, 22:51 le 20, juin en Guyane française).
A propos de SSMS
Le dispenseur Small Spacecraft Mission Service (SSMS) de Vega offre des occasions de lancement à plusieurs satellites légers d’une masse totale allant de CubeSats de 0,2 kg jusqu’à des minisatellites de 400 kg.
Le SSMS présente une conception modulaire légère comprenant une partie inférieure et une partie supérieure, chacune équipée de fixations pouvant être utilisées pour recevoir un éventail de configurations de satellites en fonction des besoins.
A propos de Vega
Vega est un lanceur haut de 30 m et comprenant 4 étages qui est opéré depuis le port spatial de l’Europe en Guyane française. Il a été conçu pour emporter une charge utile allant de 300 kg à 1,5 tonne en fonction de l’orbite et de l’altitude.
Le futur Vega-C développé par l’ESA est une version plus puissante de Vega qui offrira une capacité supplémentaire de 700 kg et un volume augmenté à l’intérieur d’une coiffe plus large, le tout à un coût similaire à Vega, permettant ainsi d’emporter plus de passagers par lancement individuel à un coût par kilogramme plus bas.