Dix ans d’orbites pour le petit et agile Proba-1

Il s’agissait pourtant d’un démonstrateur technologique. Il a fort bien réussi sa reconversion comme observateur de la Terre. Le microsatellite qui a un volume d’à peine 1 m³ - soit la taille d’une machine à laver - a produit près de 20 000 images pour les sciences de l’environnement au moyen de son principal instrument qui est le CHRIS (Compact High Resolution Imaging Spectrometer). Ces images servent aux travaux de 446 groupes de recherche dans 60 pays.

L’ESA s’est lancé dans le développement d’une famille de micro-satellites expérimentaux dans le cadre du ‘Project for Onboard Autonomy’ (Proba). L’observatoire solaire Proba-2 fut satellisé en 2009, tandis que le Proba-V pour le suivi global de la végétation doit être lancé en 2012.

Mais tout a commencé avec Proba-1, qui était lancé par l’Isro (Indian Space Research Organisation) de l’Inde le 22 octobre 2001.

“Proba-1 reste la plate-forme de sa catégorie la plus agile et la plus stable dans l’espace”, explique Frank Preud’homme de QinetiQ Space Belgium, la société qui a réalisé Proba-1 pour l’ESA.

"Ces qualités constituent des pré-requis pour réussir des performances élevées en télédétection spatiale.”

Pour la plupart des satellites d’observation de la Terre, la collecte d’images n’est qu’une question d’ouverture selon un angle de vision. Mais avec Proba-1, c’est différent.

Een heel bijzondere fotograaf

La plate-forme et la charge utile du satellites ne forment qu’un : les roues à réaction qui tournent en étant guidées par un pointeur stellaire le font pivoter avec une inclinaison jusqu’à 25 degrés et suivant un angle de 55 degrés par rapport à la trajectoire.

Ce qui permet à Proba-1 de compenser sa vitesse de 7,5 km/s, à la manière d’un photographe qui prend des vues d’un sujet en mouvement.

En outre, Proba-1 peut prendre des vues du même sujet sous des angles différents. Ce qui est fort utile pour les chercheurs qui s’intéressent aux variations que présente le couvert végétal lorsqu’il est observé avec un angle différent lors de la prise de vues.

“Regardez un tournesol au sol : vous verrez une multitude de couleurs selon l’endroit d’où vous l’observez, ainsi que suivant la période saisonnière de la floraison ou encore le moment de la journée”, explique Mike Cutter, de Surrey Satellite Technology Ltd, qui a conçu l’instrument CHRIS. “C’est ce qui passe depuis l’orbite avec Proba-1.”

Le fait de comprendre ce phénomène a été fort utile pour la cartographie et la classification de la végétation. Ceci concerne la surveillance de la forêt canadienne, comme les prévisions de la moisson en Europe, Australie et Chine.

D’autres chercheurs privilégient le fait que l’identification spectrale réalisée par CHRIS peut être programmée à souhait de manière à mettre l’accent sur divers éléments. Comme la qualité d’une eau à l’intérieur des terres ou au large de la côte - pour identifier des nappes de pétrole, par exemple -, comme les aspects de la pollution atmosphérique ou encore la détection des lichens du désert, dont la présence est cruciale pour la conservation de la terre arable dans des environnements extrêmes.

CHRIS offre une résolution de 17 m, ce qui est déjà utile en soi. M. Cutter d’ajouter: “Une telle résolution peut donner des détails supplémentaires sur une partie locale d’une plus grande image de satellite, obtenue avec une résolution plus basse.”

Ainsi ce sont plus de 500 clichés CHRIS qui ont été fournies pour répondre aux besoins de la Charte Internationale ‘Space and Major Disasters’, un accord entre agences qui donne la priorité à la cartographie des dégâts dans les régions frappées par une catastrophe.

“Ce type de mission a donné lieu à une expérimentation à laquelle est donné le nom latin de ‘Probare’, qui est dérivé de Proba: “Ce terme signifie ‘essayons’ ,” commente Frédéric Teston, qui dirige le programme In-Orbit Demonstration de l’ESA, avec des activités qui donne à l’industrie spatiale européenne l’occasion de tester en vol de nouvelles technologies pour de prochaines missions dans l’espace.

“Nous avons démontré, autant que faire se peut, un maximum de nouvelles technologies sur une seule plate-forme, ce qui a pour conséquence qu’on met en œuvre le satellite lui-même avec un minimum de support au sol pour le contrôle de ses opérations.”

Proba(re)

Pour utiliser CHRIS, c’est simple: on fournit la latitude, la longitude et l’altitude du site à observer et l’ordinateur à bord de Proba-1 fait le reste : il pointe le satellite de façon correcte vers l’endroit choisi, prend la bonne inclinaison, puis enregistre et fournit la scène.

Il y a d’autres innovations qui concerne l’alimentation électrique du satellite : des cellules solaires à l’arsenide de gallium (ce qui était une nouveauté quand fut satellisé Proba-1), ainsi que l’une des premières batteries lithium-ion qu’on trouve sur les laptops. Cette batterie est celle qui a établi le record de fonctionnement en orbite terrestre.

L’instrument CHRIS est le plus important de la charge utile de Proba-1. A ses côtés, on trouve un plus petit imageur, appelé HRC High Resolution Camera. Cet équipement optique, qui a été mis au point par la société belge OIP Sensor Systems, fournit des images noir & blanc avec une résolution de 5 à 10 m.

Le micro-satellite Proba est contrôlé à partir de la station de l’ESA à Redu en Belgique. L’exploitation des instruments de Proba-1 est gérée par le Centre ESRIN de l’ESA pour l’observation de la Terre à Frascati en Italie.

CHRIS is het grootste maar beslist niet het enige instrument aan boord van Proba 1. De High Resolution Camera (HRC) maakt zwart-witbeelden en is eveneens als de satelliet zelf made in Belgium. Hij werd ontwikkeld door OIP Sensor Systems in Oudenaarde, dat ook bij heel wat andere ESA-missies van de partij is.

En ons land speelt nog een andere rol bij Proba 1. De microsatelliet wordt namelijk gevolgd vanuit het ESA-grondstation in Redu in de provincie Luxemburg.

Voor het gebruik van de instrumenten aan boord staat dan weer ESA's centrum voor aardobservatie ESRIN in Frascati ten zuiden van Rome (Italië) in.