PICASSO, le CubeSat qui va passer au crible les secrets du lever de soleil
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.
Sur notre planète, le soleil est constamment en train de se lever ou de se coucher quelque part. Un nouveau CubeSat de conception belge doit décoller ce dimanche à bord du lanceur européen Vega, afin de bientôt surveiller de près ce phénomène. La mission miniaturisée PICASSO utilisera la filtration de la lumière du soleil par l’atmosphère de la Terre afin de vérifier la santé de notre couche protectrice d’ozone.
Les CubeSats sont des satellites miniatures construits à partir de cubes de 10 cm de côté. PICASSO, acronyme de PICo-satellite for Atmospheric and Space Science Observations, est un CubeSat de trois unités développé avec l’ESA par l’Institut d’aéronomie spatiale de Belgique (IASB) et embarquant deux charges utiles scientifiques. Il accueille un spectromètre simplifié – pour le suivi de l’atmosphère – ainsi que des sondes de prélèvement (appelées « SLP ») pour mesurer le plasma spatial autour du nanosatellite.
« PICASSO est essentiellement un test », explique Didier Fussen, scientifique sur le projet et chef du département « Rayonnement solaire » à l’IASB. « Est-il possible d’installer à bord d’une plateforme de la taille d’une boite à chaussures un instrument à même de fournir des mesures scientifiques valides sur la couche d’ozone – qui est un paramètre vital de la santé de la vie sur Terre ? »
« Il s’avère que la réponse est oui. Pour ce faire, nous avons travaillé avec nos partenaires AAC Clyde Space en Ecosse, qui a construit notre CubeSat, et VTT Finland, qui nous a fourni un spectromètre dûment allégé ».
« En parallèle, les collègues de l’IASB ont travaillé sur un quatuor de sondes de Langmuir afin de profiter de cette occasion de vol. S’étirant à partir des panneaux solaires du nanosatellite, ces sondes « SLP » vont mesurer les variations du plasma spatial tout le long de l’orbite de PICASSO, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour la météorologie spatiale. »
« Les autres facteurs clés qui ont rendu cette mission possible sont d’une part le soutien financier apporté par BELSPO (la Politique scientifique fédéral belge), la UK Space Agency et la Loterie nationale belge, et d’autre part l’appui technique de l’ESA. En effet, si les CubeSats sont petits en taille et utilisent des composants standards plus accessibles financièrement, leur complexité globale tend à se rapprocher de celle de missions classiques pour ce qui concerne leurs finalités scientifiques. »
Quelque chose dans l’air
L’IASB se focalise sur l’étude de la haute atmosphère et a fourni ces dernières années des instruments à plusieurs autres satellites. Même si l’on lui doit notamment Altius, la prochaine mission Earth Watch de l’ESA qui va surveiller la couche d’ozone et la haute atmosphère à travers une bande spectrale bien plus large, PICASSO est la première mission CubeSat de l’Institut.
L’essor du suivi mondial de l’ozone depuis des instruments embarqués sur des satellites remonte au milieu des années 80 et au choc de la découverte d’un trou dans la couche d’ozone par des scientifiques de l’Antarctique, découverte confirmée ultérieurement par des données satellitaires. Le constat que la couche d’ozone se dégradait à cause de gaz anthropiques était une mauvaise nouvelle étant donné le rôle vital joué par celle-ci dans la protection de la vie contre les dangers du rayonnement ultraviolet.
En réaction, et en parallèle à l’interdiction au niveau international des gaz chlorofluorocarbures responsables, une nouvelle génération d’instruments de suivi de l’ozone ont été conçus et lancés. L’IASB a contribué à plusieurs d’entre eux, notamment le satellite environnemental de l’ESA Envisat, lancé en 2002 et qui transportait à lui seul trois sondeurs atmosphériques.
« Ce résultat a constitué une sorte d’âge d’or pour le suivi de l’ozone avec une bonne résolution verticale », ajoute le Dr Fussen, « mais nous arrivons au bout d’un cycle alors que la plupart des missions sont maintenant en fin de vie. PICASSO sera un démonstrateur de l’aptitude de petits satellites à réaliser un suivi de la composition atmosphérique ».
« Les tendance actuelles amènent à penser que le trou dans la couche d’ozone est progressivement en train de stabiliser ou de se reconstituer, mais nous ne pouvons pas simplement espérer que tout va aller pour le mieux », explique Didier. « La dynamique atmosphérique connaît une important variabilité naturelle d’une année sur l’autre et requiert donc des observations continues ».
Le spectromètre de PICASSO fonctionne sur la base de la méthode de l’occultation solaire, qui est une version plus élaborée du jeu des différences. Il s’agit de comparer la signature spectrale de la lumière du soleil qui passe à travers l’atmosphère avec celle de la même lumière en provenance directe de l’espace, afin de réaliser une cartographie verticale des profils de concentration d’ozone.
Grâce à des observations deux fois par orbite du soleil se levant et se couchant, le CubeSat va également tester une méthode expérimentale de mesure de la température de la haute atmosphère. Comme l’explique Didier, « quand nous regardons le disque solaire, nous mesurons dans quelle mesure il a été comprimé par l’effet de lentille de la réfraction atmosphérique, ce qui le rend plus petit et moins circulaire. A partir de cette « variation de taille angulaire », il est possible de calculer la densité de l’air à haute altitude, et de là en déduire la température. »
PICASSO 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 dimanche matin.
Le lancement pourra être suivi sur ESA Web TV à partir de 03:36 CEST, avec un décollage prévu à 03:51 CEST (01:51 UTC, 22:51 dimanche soir 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.
