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Biomass (satellite)

Biomass
Données générales
Organisation Agence spatiale européenne
Programme Living Planet
Domaine Étude de la biomasse
Statut en phase de conception
Lancement 2020
Lanceur Vega
Durée de vie 5 ans
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 1170 kg (dont 67 kg de carburant)
Orbite Orbite héliosynchrone
Altitude 637-666 km
Principaux instruments
1 Radar à synthèse d'ouverture en bande P

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 permettra de mieux comprendre le cycle du carbone sur Terre, qui concernent 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 a été sélectionnée en avril 2013.
Le satellite (de 1 200 kg 1 170 kg (dont 67 kg de carburant [1]) sera construit par Airbus Defence and Space[2] et placé en 2020 sur une orbite héliosynchrone par le petit lanceur européen Vega.

Sommaire

Contexte et enjeuxModifier

Rôle de la biomasse et enjeux de quantificationModifier

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 évolutions 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 dérèglement climatique. La biosphère joue un rôle complexe en libérant du carbone (via l'utilisation des terres et la déforestation...) et inversement en stockant 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 (ex : 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 forestière est particulièrement mal connue, presque partout et notamment en zone tropicale[3].

Histoire et sélection de la missionModifier

L'Agence spatiale européenne (ESA) via son programme 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[4]. Les scientifiques des différents pays européens soumettent 24 propositions dont six sont présélectionnées en mai 2006[5] :

  • 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).

Mi-2007 un radar aéroporté a validé le concept instrumental retenu par Biomass[6]. En mars 2009 trois des six candidats - Biomass, CoReH2O and PREMIER - sont sélectionnés[7] En juin 2012 les rapports de sélection décrivant les projets à la fois sur le plan technique et scientifique sont mis à disposition[8].

Le Biomass est sélectionnée et devient la septième mission Earth Explorer avec un lancement planifié en 2020[9].

Objectifs scientifiques et techniquesModifier

Il s'agit principalement - via « une cartographie globale bi-annuelle de la biomasse et de la hauteur des forêts »[10] - de [11] :

  • Réduire les incertitudes concernant les stocks et émissions de carbone liées à la déforestation et à la dégradation des sols (soit 10 à 20% du carbone libéré dans l'atmosphère[réf. nécessaire]) ;
  • Fournir des données scientifiques aux traités internationaux dont l'application nécessite la maitrise de paramètres quantitatifs associés au cycle du carbone ; Le projet améliorera le suivi des perturbations en forêt (coupes rases, incendies... avec une résolution de 50 mètres) au profit notamment d'une meilleur gestion des feux de forêt
  • Permettre d'effectuer des projections sur l'évolution des stocks de carbone, selon les scénarios d'évolution du climat ; Le projet vise à offrir une quantification bi-annuelle des réductions de biomasse (pour estimer les émissions de carbone dues à la déforestation) et une mesure de l'accroissement global de biomasse (après 5 ans) pour « améliorer les estimations du puits de carbone »[10] ;
  • Initialiser et tester la composante terrestre des modélisations du système terrestre ;
  • Mesurer les ressources forestières (état, tendances) ;
  • Estimer l'état et l'évolution de la part de la biodiversité qui dépend de la forêt (notamment en zone tropicale).
  • Secondairement, des données serviront au suivi de l'ionosphère, de certains glaciers et inlandsis, à la cartographie de la géologie de subsurface dans les déserts, et de la topographie des zones densément végétalisées.

Caractéristiques techniques du satelliteModifier

Biomass pèse environ 1 200 kg. Sa structure est conçue pour s'accommoder du volume relativement limité de la coiffe du lanceur Vega qui doit être utilisé compte tenu du volume important occupé par le réflecteur radar de 12 mètres de diamètre stocké en position repliée.
Il dispose de panneaux solaires d'environ 6 à 8 m2 utilisant des cellules solaires triple jonction GaAs fournissant au maximum 1,5 kW.
Son radar embarqué générera en fonctionnement un flux de données de 110 à 120 mégabits par seconde, pré-traitées grâce à une mémoire de masse de 1 000 gigabits avant que son système de télécommunications transmette les données vers les stations terrestres avec un débit de 310 à 520 mégabits par seconde[12].

Le radar à synthèse d'ouverture en bande PModifier

La charge utile de Biomass est constituée par un radar à synthèse d'ouverture en bande P (–435 MHz), longueur d'onde de ~69 cm). Seule une bande très étroite de fréquence (6 MHz) est disponible et donc exploitée. La bande P a été choisie parce qu'elle permet de réaliser une évaluation relativement précise de la biomasse forestière. Les concepteurs de la mission ont profité de la libération d'une bande relativement étroite (–438 MHz (A) décidée dans le cadre de la Conférence mondiale des Radio-télécommunications de 2003 pour répondre notamment aux besoins d'observation de la Terre[13]. Le radar utilise un réflecteur de grande dimension (12 de diamètre) qui est déployé en orbite. La technologie associée est bien maitrisée par deux constructeurs américains car elle est notamment déjà utilisée pour des satellites de télécommunications destinés à des mobiles. Le stockage de cette antenne sous la coiffe relativement étroite du lanceur Vega reste néanmoins une des difficultés du projet. Le signal est émis par une antenne de relativement petite taille puis réfléchie par le réflecteur qui reçoit le signal en retour. L'ensemble de l'instrument a une masse d'environ 200 kg. Plusieurs configurations restent à l'étude en 2013[14].

Développement du projet et déroulement de la missionModifier

Biomass doit être placé en 2020 sur une orbite héliosynchrone par le petit lanceur européen Vega à une altitude comprise entre 637 et 666 km. La durée planifiée de la mission est de 5 ans[3].

Les donnéesModifier

Elles seront reçues et analysées par l'ESA dans son centre Centre for Earth Observation (ESRIN) à Frascati en Italie. En 2017, l'ESA a annoncé qu'à partir de Février 2017, sauf mention contraire, ses données et images seraient mises à disposition de tous, sous licence ouverte (licence CC-by-sa 3.0 IGO)[15] tout en améliorant la visibilité de l'Agence dans le monde[16].

Notes et référencesModifier

Sources bibliographiquesModifier

  • (en) ESA, Biomass : report for mission selection, (lire en ligne) 
    Rapport de sélection de Biomass.
  • (en) ESA, Earth Explorer 7 Candidate Mission Biomass : Addendum to the Report for Mission Selection, (lire en ligne) 
    Complément du rapport de sélection de Biomass.

NotesModifier

  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. a et b ESA : Rapport de sélection 2012, p. 3-5
  4. (en) « ESA announces call for next earth explorer mission », Agence spatiale européenne,
  5. (en) « Six new Earth Explorer missions selected for further study », Agence spatiale européenne,
  6. (en) « Measuring forest biomass from _space - ESA_campaign tests BIOMASS mission », Agence spatiale européenne,
  7. (en) « Three ESA_Earth science missions move to next _phase », Agence spatiale européenne,
  8. (en) « ESA showcases new_Earth Explorer excellence », Agence spatiale européenne,
  9. (en) « ESA’s next Earth Explorer satellite », Agence spatiale européenne,
  10. a et b Objectifs de la mission et contexte international, CESBIO, consulté 2016-05-12 - 12:59
  11. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 37-38
  12. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 89-106
  13. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 55
  14. ESA : Rapport de sélection 2012, p. 73-83
  15. Communiqué de presse ESA, 20 février 2017, ESA affirms open access policy for images, videos ans data
  16. Noisette T (2017) L'Agence spatiale européenne libère enfin ses images, article de Libération publié le 20 février 2017

Voir aussiModifier