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Biomass (satellite)

Biomass est un projet scientifique de satellite d'observation de la Terre faisant partie du programme Living Planet de l'Agence spatiale européenne. Il doit évaluer le volume global de la biomasse tropicale de la planète afin d'estimer les quantités de carbone stockées et les flux de celui-ci. Ceci permet de mieux comprendre le cycle du carbone sur Terre, qui concerne à la fois la société (changement climatique, pollution organique, pollution de l'air et santé environnementale) et les sciences (modélisation du fonctionnement de la biosphère). Biomass utilisera pour la première fois dans l'espace un radar à synthèse d'ouverture en bande P qui lui donne des capacités uniques pour les mesures à effectuer (mesure de la hauteur de la biomasse et des arbres avec une résolution de 200 mètres, évaluation des surfaces au sol (résolution de 50 m). Cette septième mission du programme Living Planet est sélectionnée le 7 mai 2013.

Biomass
Description de l'image Vue d'artiste du projet de satellite Biomass 2022 Esa Copernicus.jpg.
Données générales
Organisation Drapeau de l’Union européenne Agence spatiale européenne
Constructeur Airbus Defence and Space
Programme Living Planet (Earth Explorer)
Domaine Étude de la biomasse
Statut En construction
Lancement 2023
Lanceur Vega
Durée de vie 5,5 ans (mission primaire)
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 1 250 kg
Masse ergols 132 kg
Contrôle d'attitude Stabilisé sur 3 axes
Source d'Ă©nergie Panneaux solaires
Puissance Ă©lectrique 1 500 watts
Orbite
Orbite HĂ©liosynchrone
Altitude Entre 637 et 666 km
Principaux instruments
Radar Radar à synthèse d'ouverture en bande P
Présentation (en anglais) des objectifs et enjeux du du satellite Biomass Earth Explorer de l'ESA dont le lancement est espéré pour 2024 dans le cadre du programme Copernicus (source ESA, PDF, 15 novembre 2022).

Le satellite de 1 200 kg (dont 70 kg de carburant[1]), construit par Airbus Defence and Space[2] devait ĂŞtre lancĂ© Ă  Kourou en 2023 sur une orbite hĂ©liosynchrone (Ă  666 km d'altitude) pour une mission de cinq ans, par le lanceur europĂ©en Vega[3], date repoussĂ©e Ă  2024.

Contexte et enjeux

RĂ´le de la biomasse et enjeux de quantification

Le volume et la répartition de la biomasse des forêts des zones tropicales, tempérées et boréales sont encore mal connus. Or, ces données et leur évolution sont vitales pour ne pas surexploiter cette biomasse, et pour mieux comprendre le cycle du carbone et réduire les incertitudes existantes dans les calculs des stocks de carbone et des flux associés à la composante terrestre de la biosphère.

Les émissions de dioxyde de carbone dans l'environnement par les activités humaine sont l'un des facteurs-clé du changement climatique. La biosphère joue un rôle complexe en libérant du carbone (via l'utilisation des terres et la déforestation...) et inversement en puisant du carbone (via la biomasse puis en partie via la nécromasse). Des indices solides montrent que la composante terrestre de la biosphère joue un rôle de puits de carbone (en captant, des années 1980 à 2010, environ 30 % du dioxyde de carbone libéré par l'usage de carburants fossiles) Mais avec de fortes incertitudes concernant le volume de carbone plus ou moins provisoirement stocké dans la biomasse, sur sa distribution et sur son évolution ainsi que sur la quantité de carbone libéré par l'activité humaine et les processus naturels. La biomasse des forêts est particulièrement mal connue, presque partout et notamment en zone tropicale[4].

Histoire et sélection de la mission

L'Agence spatiale européenne (ESA) via son programme Living Planet appuie la recherche pour mieux comprendre les différents processus à l'œuvre dans la biosphère. Six missions Earth Explorer, telle que GOCE, sont en mars 2005 à différents stades de conception, lorsque l'ESA lance un appel à candidature pour une septième mission[5]. Les scientifiques de différents pays européens soumettent 24 propositions dont six sont présélectionnées en mai 2006[6] :

  • Biomass.
  • TRAQ (TRopospheric composition and Air Quality).
  • PREMIER (PRocess Exploration through Measurements of Infrared and millimetre-wave Emitted Radiation).
  • FLEX (FLuorescence EXplorer).
  • A-SCOPE (Advanced Space Carbon and Climate Observation of Planet Earth).
  • CoReH2O (Cold Regions Hydrology High-resolution Observatory).

Au milieu de 2007, un radar aéroporté valide le concept instrumental retenu par Biomass[7]. En mars 2009, trois des six candidats, Biomass, CoReH2O and PREMIER, sont sélectionnés[8]. En juin 2012, les rapports de sélection décrivant les projets à la fois sur le plan technique et scientifique sont mis à disposition[9]. Le , Biomass est sélectionnée et devient la septième mission Earth Explorer pour un lancement planifié en 2021[10]. En octobre 2019, la mission est reportée à octobre 2022[3].

Le , il est annoncé que le satellite sera lancé en 2023, le retard ayant pour cause la pandémie de COVID-19[11].

Objectifs scientifiques et techniques

Il s'agit principalement - via « une cartographie globale bi-annuelle de la biomasse et de la hauteur des forêts »[12] - de[13] :

  • RĂ©duire les incertitudes concernant les puits et Ă©missions de dioxyde de carbone liĂ©es Ă  la dĂ©forestation et Ă  la rĂ©gression et dĂ©gradation des sols (soit 10 Ă  20 % du carbone libĂ©rĂ© dans l'atmosphère).
  • Fournir des donnĂ©es scientifiques aux traitĂ©s internationaux dont l'application nĂ©cessite la maĂ®trise de paramètres quantitatifs associĂ©s au cycle du carbone ; le projet amĂ©liore le suivi des perturbations en forĂŞt (coupes rases, feux... avec une rĂ©solution de 50 mètres) au profit notamment d'une meilleur gestion des feux de forĂŞt.
  • Permettre d'effectuer des projections sur l'Ă©volution des puits de carbone, selon les scĂ©narios d'Ă©volution du climat ; le projet vise Ă  offrir une quantification bi-annuelle des rĂ©ductions de biomasse (pour estimer les Ă©missions de dioxyde de carbone dues Ă  la dĂ©forestation) et une mesure de l'accroissement global de biomasse (après 5 ans) pour « amĂ©liorer les estimations des puits de carbone »[12].
  • Initialiser et tester la composante terrestre des modĂ©lisations du système terrestre.
  • Mesurer les ressources forestières (Ă©tat, tendances).
  • Estimer l'Ă©tat et l'Ă©volution de la part de la biodiversitĂ© qui dĂ©pend de la forĂŞt (notamment en zone tropicale).
  • Secondairement, des donnĂ©es servent au suivi de l'ionosphère, de certains glaciers et inlandsis, Ă  la cartographie de la gĂ©ologie de subsurface dans les dĂ©serts, et de la topographie des zones densĂ©ment vĂ©gĂ©talisĂ©es.

Caractéristiques techniques du satellite

Biomass pèse environ 1 250 kg au lancement[14]. Sa structure est conçue pour s'accommoder du volume relativement limitĂ© de la coiffe du lanceur Vega qui doit ĂŞtre utilisĂ© compte tenu du volume important occupĂ© par le rĂ©flecteur radar de 12 mètres de diamètre stockĂ© en position repliĂ©e lors du lancement.

Il dispose de panneaux solaires d'environ 6 à 8 m2 utilisant des cellules photovoltaïques triple jonction en arséniure de gallium (GaAs) fournissant au maximum 1 500 watts.
Son radar embarquĂ© gĂ©nère en fonctionnement un flux de donnĂ©es de 110 Ă  120 mĂ©gabits par seconde, prĂ©-traitĂ©es grâce Ă  une mĂ©moire de masse de 1 000 gigabits avant que son système de tĂ©lĂ©communications transmette les donnĂ©es vers les stations terriennes avec un dĂ©bit de 310 Ă  520 mĂ©gabits par seconde[15].

Le radar à synthèse d'ouverture en bande P

La charge utile de Biomass est constituĂ©e par un radar Ă  synthèse d'ouverture en bande P (– 435 MHz, longueur d'onde de ~ 69 cm). Seule une bande très Ă©troite de frĂ©quence (MHz) est disponible et donc exploitĂ©e. La bande P est choisie parce qu'elle permet de rĂ©aliser une Ă©valuation relativement prĂ©cise de la biomasse forestière. Les concepteurs de la mission profitent de la libĂ©ration d'une bande relativement Ă©troite (– 438 MHz (A) dĂ©cidĂ©e dans le cadre de la ConfĂ©rence mondiale des radiotĂ©lĂ©communications de 2003 pour rĂ©pondre notamment aux besoins d'observation de la Terre[16]. Le radar utilise un rĂ©flecteur de grande dimension (12 m de diamètre) dĂ©ployĂ© en orbite. La technologie associĂ©e est bien maĂ®trisĂ©e par deux constructeurs amĂ©ricains car elle est notamment dĂ©jĂ  utilisĂ©e pour des satellites de tĂ©lĂ©communications destinĂ©s Ă  la tĂ©lĂ©phonie mobile. Le stockage de cette antenne sous la coiffe relativement Ă©troite du lanceur Vega est l'une des difficultĂ©s du projet. Le signal sera Ă©mis par une antenne de petite taille puis rĂ©flĂ©chie par le rĂ©flecteur reçevant le signal. L'instrument a une masse d'environ 200 kg. Plusieurs configurations Ă©taient encore Ă©tudiĂ©es en 2013[17].

Développement du projet et déroulement de la mission

Biomass devait ĂŞtre placĂ© en 2022 (date repoussĂ©e Ă  2024) sur une orbite hĂ©liosynchrone par le lanceur europĂ©en Vega Ă  une altitude comprise entre 637 et 666 km. La durĂ©e planifiĂ©e de la mission est de cinq ans[3] - [4].

Les données

Les données sont reçues et analysées par l'Agence spatiale européenne dans son Institut européen de recherches spatiales, Centre for Earth Observation, (ESRIN) à Frascati en Italie. Le 20 février 2017, l'Agence spatiale européenne annonce qu'à partir de maintenant, sauf mention contraire, ses données et images sont mises à la disposition de tous, sous licence de libre diffusion, (licence CC-by-sa 3.0 IGO)[18], tout en améliorant la visibilité de l'Agence spatiale dans le monde[19].

Notes et références

Sources bibliographiques

  • (en) ESA, Biomass : report for mission selection, (lire en ligne) Document utilisĂ© pour la rĂ©daction de l’article.
    Rapport de sélection de Biomass.
  • (en) ESA, Earth Explorer 7 Candidate Mission Biomass : Addendum to the Report for Mission Selection, (lire en ligne) Document utilisĂ© pour la rĂ©daction de l’article.
    Complément du rapport de sélection de Biomass.

Notes

  1. ESA, The Living Planet Programme > Earth Explorers > Future missions> Biomasse, consulté 21-02-2017
  2. Airbus (2016) Airbus Defence and Space va réaliser Biomass, le satellite de l’Agence spatiale européenne dédié à la surveillance des forêts ; Communiqué du 3 mai 2016
  3. (en-US) « Arianespace and ESA announce the Earth Explorer Biomass launch contract », sur arianespace.com (consulté le ).
  4. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 3-5
  5. (en) « ESA announces call for next earth explorer mission », Agence spatiale européenne,
  6. (en) « Six new Earth Explorer missions selected for further study », Agence spatiale européenne,
  7. (en) « Measuring forest biomass from _space - ESA_campaign tests BIOMASS mission », Agence spatiale européenne,
  8. (en) « Three ESA_Earth science missions move to next _phase », Agence spatiale européenne,
  9. (en) « ESA showcases new_Earth Explorer excellence », Agence spatiale européenne,
  10. (en) « ESA’s next Earth Explorer satellite », Agence spatiale européenne,
  11. (en) ESA, « Forest measuring satellite passes tests with flying colours », sur esa.int, (consulté le )
  12. Objectifs de la mission et contexte international, CESBIO, consulté 2016-05-12 - 12:59
  13. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 37-38
  14. (en) ESA, « Biomass - Facts and Figures », sur esa.int (consulté le )
  15. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 89-106
  16. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 55
  17. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 73-83
  18. Communiqué de presse ESA, 20 février 2017, ESA affirms open access policy for images, videos ans data
  19. Noisette T (2017) L'Agence spatiale européenne libère enfin ses images, article de Libération publié le 20 février 2017

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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