Des mini-satellites d’observation lancés par douzaines

Des douzaines de petits satellites d’observation optique d’une masse de seulement 6 kilogrammes orbitent actuellement autour de la Terre. C’est une société américaine, Planet Labs, qui a conçu ces appareils composés d’un télescope, d’une caméra, de panneaux solaires dépliables et d’une électronique assurant la transmission des données et la commande de réglage d’attitude.

Fig.1. Vue du mini-satellite Dove avec ses panneaux solaires dépliés. Quand ceux-ci sont repliés, le mini-satellite se présente sous la forme d’un tube de section carrée de 10 cm x 10 cm et de longueur 30cm .Cela correspond à 3 unités de volume Cubsat. Adapté de Startup lift off, Eric Hand, Science 10 April 2015: Vol. 348 no. 6231 pp. 172-177 avec la permission de AAAS.

Fig.1. Vue du mini-satellite Dove avec ses panneaux solaires dépliés. Quand ils sont repliés, le mini-satellite se présente sous la forme d’un tube de section carrée de 10 cm x 10 cm et de longueur 30 cm .Cela correspond à 3 unités de volume Cubsat. Adapté de Startup lift off, Eric Hand, Science, 10 Avril 2015: Vol. 348 no. 6231, pp. 172-177 avec la permission de AAAS.

Le boîtier  de ces satellites appelés Doves (Colombes en Français) mesure 10 cm x 10 cm x 30 cm. Il contient un télescope catadioptrique Questar de 90 mm d’ouverture muni d’une caméra. L’alimentation électrique est assurée par des batteries Lithium-ion rechargées par des cellules solaires posées sur le boîtier et sur deux panneaux qui se déploient lors du lancement. Une électronique simple, analogue à celle d’un smartphone, assure le contrôle de l’orientation et des transmissions de données.

L’orientation du satellite est assurée par une roue de réaction et trois magnéto-coupleurs, bobines créant un champ magnétique orientable qui, en interagissant avec le champ magnétique terrestre, exerce une force sur le satellite.

Une roue de réaction est un dispositif mécanique constitué par une masse  en rotation autour d’un axe. Elle peut être accélérée ou décélérée dans un sens ou dans l’autre. L’effet du couple d’action et de réaction ainsi créé entre la roue et le véhicule spatial permet d’obtenir l’orientation fine de celui-ci.

Ces petits systèmes d’observation optique sont lancés, souvent en grappes, par des fusées dans le cadre du projet CubeSat. Ils sont aussi placés dans le reste de la charge utile de fusées emportant de beaucoup plus gros satellites.

CubeSat  désigne un format de petits satellites défini en 1999 par l’ Université polytechnique de Californie et l’Université Stanford, États-Unis pour réduire les coûts de lancement et ainsi permettre aux universités de développer et de placer en orbite leurs propres engins spatiaux. L’unité de base de CubeSat est de 10 cm x 10 cm x 10 cm. Le projet CubeSat met aujourd’hui en relation une centaine d’universités et de sociétés privées pour le développement de satellites à vocation scientifique ou technologique et pour répondre à des besoins privés ou gouvernementaux.

 

Planet labs a placé 28 de ces petits satellites à bord d’un vaisseau spatial de ravitaillement de la Station Spatiale Internationale (en Anglais International Space Station, ISS) lancé le 9 janvier 2014. Ils ont été déployés par un système de lanceur spécial installé au bout d’un bras de la station en février 2014. Leur orbite n’était qu’à 400 kilomètres de la Terre, ce qui leur a donné une durée de vie limitée à 5 mois. Ils rentrèrent dans l’atmosphère terrestre et s’y consumèrent en juin 2014.

Depuis, d’août 2014 à mars 2015 une nouvelle série de 28 satellites a été lancée de l’ISS dont 6 d’entre eux furent ramenés sur Terre à la suite de problèmes de lanceur.

 

Les deux animations photographiques suivantes représentent le largage des satellites par l’ISS.

Fig. 2. Lancer de satellites Doves à bord de l’ISS (Station Spatiale Internationale). L’opération est effectuée à l’aide d’un lanceur adapté au bras articulé de l’ISS (vue supérieure). On en voit le détail sur la vue inférieure. Crédit NASA.

 

La résolution des images fournies par les Doves est de 3 à 5 mètres, ce qui est déjà mieux que de gros satellites d’observation comme les Landsat, mais moins que la résolution inférieure à un mètre des gros satellites d’observation les plus récents. Cependant, ces petits satellites ont des tas d’avantages : ils peuvent faire des passages plus répétés au-dessus d’une partie concernée de la Terre, sont bien moins onéreux et fournissent finalement des images exploitables pour des mesures. Parmi leurs applications, citons la mesure de la productivité des surfaces cultivées, la surveillance des zones polluées par une surexploitation minière, l’observation de l’érosion des côtes et finalement la cartographie.

On donne ci-dessous deux exemples de photographies obtenues par les satellites Doves :

La résolution des images fournies par les Doves est de 3 à 5 mètres, ce qui est déjà mieux que de gros satellites d’observation comme les Landsat, mais moins que la résolution inférieure à un mètre des gros satellites d’observation les plus récents. Cependant, ces petits satellites ont des tas d’avantages : ils peuvent faire des passages plus répétés au-dessus d’un partie concernée de la Terre, sont bien moins onéreux et fournissent finalement des images exploitables pour des mesures. Parmi leurs applications, citons la mesure de la productivité des surfaces cultivées, la surveillance des zones polluées par une surexploitation minière, l’observation de l’érosion des côtes et finalement la cartographie. On donne ci-dessous Fig.3. Port de Xianglujiao, Chine, le 21 Mai 2015. Vue des nouveaux terminaux de containers de ce port de la baie de Dalian, dans la Mer Jaune. D’énormes travaux ont remodelé en 1995 ce port pour mieux accueillir les navires porte-containers. Crédit Planet Labs.

Fig.3. Port de Xianglujiao, Chine, le 21 Mai 2015. Vue des nouveaux terminaux de containers de ce port de la baie de Dalian, dans la Mer Jaune. D’énormes travaux l’ont remodelé en 1995 pour mieux accueillir les navires porte-containers. Crédit Planet Labs.

Fig.4. Lac Trinity, Californie, USA, le 3 juin 2015. Les berges desséchées du lac Trinity témoignent de la sévérité de la sécheresse régnant actuellement en Californie. Le niveau de ce réservoir est 30 m au-dessous de sa valeur normale en juin.Crédit Planet Labs.

Fig.4. Lac Trinity, Californie, USA, le 3 juin 2015. Les berges desséchées du lac Trinity témoignent de la sévérité de la sécheresse régnant actuellement en Californie. Le niveau de ce réservoir est 30 m au-dessous de sa valeur normale en juin.Crédit Planet Labs.

 

 

De nombreux chercheurs scientifiques, géographes, géophysiciens, écologistes, par exemple, sont friands des données recueillies par les Doves. Des applications pratiques existent en grand nombre. A celles citées plus haut, on peut ajouter la mesure de la fonte des neiges, si utile aux climatologues, ou encore la surveillance des pipe-lines de pétrole ou de gaz. Si la compagnie Planet Labs arrive à avoir 150 Doves en orbite,  elle sera capable de prendre une vue quotidienne de l’ensemble de la planète. On pourra alors voir se révéler en direct les crues des rivières, les coupes forestières et les constructions de routes et de villes.

 

 

 

 

 

Pour en savoir plus :

Startup liftoff, Eric Hand   Science 10 April 2015:
Vol. 348 no. 6231 pp. 172-177

Un supplément d’images
 

 

 

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