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CHAPITRE 5

5.   SATELLITES DE L'ENVIRONNEMENT

Ce chapitre décrit les satellites de l'environnement actuellement en orbite, leurs capteurs et leur utilisation potentielle pour les études océanographiques. Certains de ces satellites ont des capteurs désormais hors service ou ne sont plus habités. On les a néanmoins inclus ici, en raison de l'intérês. potentiel que représentent les données qu'ils ont acquises pendant leur période d'activité.

Les principaux satellites de l'environnement actuellement en orbite sont:

1. Les séries LANDSAT EU
2. Les séries TIROS EU
3. Les séries NOAA EU
4. H.C.M.M. EU
5. Les séries NIMBUS EU
6. SEASAT A (maintenant hors service) EU
7. GOES — Meteosat EU/ESA
8. SPOT FRANCE
9. Les séries BHASKARA INDE
10. MOS 1 JAPON

Les programmes de télédétection de l'environnement planifiés ou proposés sont:

1. IRS-1 INDE
2. ERS 1 ESA
3. TOPEX EU
4. NROSS EU
5. OCI EU
6. RADARSAT CANADA
7. SeaWIFS EU
8. EOS EU

5.1  Les séries LANDSAT

Les séries de satellites LANDSAT étaient auparavant connues sous le nom de satellites de technologie pour les ressources terrestres (ERTS). Le nom LANDSAT est impropre, car ces satellites sont plus utiles pour l'étude des océans et des littoraux. Cette série peut être divisée en deux générations:

5.1.1   Première génération: LANDSAT 1, 2, 3

Les LANDSAT 1, 2 et 3 ont été lancés respectivement en 1972, 1975 et 1978. LANDSAT 1 a été mis hors service en 1978, suite au fonctionnement défectueux du capteur et les LANDSAT 2 et 3 ont été mis hors service en 1983. Ces satellites ont fondamentalement les mêmes paramètres orbitaux et possèdent les mêmes capteurs. Les deux engins spatiaux sont sur orbites héliosynchrones proche-polaires (angle d'inclinaison d'environ 99°) avec une période de 103 minutes. Ils effectuent 14 révolutions par jour avec des distances à l'équateur, entre deux traces consécutives, de 2 875 km. Chacun d'eux couvre la quasi totalité de la terre tous les 18 jours, c'est-à-dire qu'il revient sur la même trace tous les 18 jours (voir figure 5.la, b et c).

LANDSAT 2 et 3 sont munis de deux types de capteurs imageurs:

(i)  le radiomètre multispectral à balayage MSS (Multispectral Scanner);

(ii)  la caméra Vidicon à retour de faisceau RBV ( Return Beam Vidicon).

La caméra RBV est rarement utilisée pour l'étude de l'environnement. Elle est décrite brièvement au chapitre 4.1.2.

5.1.1.1 Radiomètre MSS: il s'agit d'un dispositif de saisie des données en ligne, qui produit un nombre précis d'images synchrones dont chacune est à une bande d'ondes différente. La scène individuelle d'une image MSS couvre approximativement 185 × 185 km et chevauche la scène voisine d'environ 10% le long de la trajectoire au sol de l'engin spatial. A la station au sol, les images sont généralement converties de signaux électroniques en images positives noir et blanc sur un film de 7 mm par un enregistreur à faisceau électronique. Les images d'origine sont approximativement à l'échelle 1:3 369 000.

Le MSS de LANDSAT-2 fonctionne dans quatre bandes d'onde différentes. Les caractéristiques du capteur sont décrites au tableau 5.1.

Tableau 5.1
Caractéristiques du MSS de LANDSAT-2
Les longueurs d'ondes: Bande 4: 0,5–0,6 μ m (vert)
  Bande 5: 0, 6–0 μ m (rouge)
  Bande 6: 0, 7–0, 8 μ m (proche infra-rouge)
  Bande 7: 0, 8–1, 1 μ m (proche infra-rouge)
IFOV: 0,086 mrad  
Largeur du couloir exploré: 185 km  
Résolution au sol:    
dimension de la cellule: 80 m × 80 m  

La charge utile de LANDSAT-3 comprend un MSS cinq bandes et 44 VRF à deux caméras. Le radiomètre MSS a quatre bandes identiques à celles de LANDSAT-2 et une cinquième bande (infra-rouge thermique) conçue pour fonctionner à n'importe quel moment de l'orbite, y compris la nuit, et à tous les angles d'élévation solaire, mais elle n'a jamais été opérationnelle. Les quatre premières bandes ne sont utilisées que lorsque l'élévation solaire est supérieur à 10 degrés.

Chacune des quatre bandes du radiomètre MSS a six détecteurs et la bande IR thermique en a deux. C'est pourquoi la cinquième bande a un tiers de la résolution des quatre autres bandes.

Figure 5.1a

Figure 5.1a  Configuration LANDSAT

Figure 5.1b

Figure 5.1b  Trajectoireses d'orbite diurnes de LANDSAT pour une seule journée. Chaque jour, les trajectoires se déplacent, au niveau de l'équateur, de 160 km à l'ouest de manière à se répéter, tous les 18 jours. Les images sont prises entre 9h30 et 10h00, heure locale, sauf à hautes latitudes. a remarquer l'emplacement et les portées des stations réceptrices aux Etats-Unis.

Figure 5.1c

Figure 5.1c  Orbites de LANDSATau dessus des Etats-Unis jour après jour. Anoter le recouvrement latéral de 65 km des couloirs d'images successives à une latitude de 40° Nord. Le revouvrement latéral entre les orbites contiguës va de 14 % à l'équateur à 85 % aux parallèles de latitude de 80°.

à 85% aux parallèles de latitude de 80°.

5.1.2   Deuxième génération: LANDSAT-4/5

Aux Etats-Unis, la NOAA (National Oceanic Atmospheric Administration) a été chargée de mettre en place un système opérationnel de télédétection. Ainsi sont nés LANDSAT-4 et 5, sous la responsabilité de la NASA.

Les LANDSAT 4 et 5 ont été lancés en 1982 et 1984 respectivement. Ils ont un angle d'inclinaison de 98,3° et une période de 98, 5 minutes, effectuent de 14 à 15 révolutions par jour avec des distances à l'équateur, entre deux traces consécutives de 2.752 km, et recouvrent la même trace tous les 16 jours.

La différence majeure entre les LANDSAT 4 et 5 et les LANDSAT précédents est que les capteurs VRF ont été remplacés par une nouvelle génération de capteurs MSS, appelés TM (Thématic Mapper) ou capteur pour “Cartographie thématique”. Ce capteur se caractérise par un plus grand nombre de bandes spectrales et offre une meilleure résolution au sol.

5.1.2.1 Capteur pour cartographie thématic (TM): Le TM a trois bandes visibles, une bande proche infra-rouge et deux bandes moyen infra-rouge avec une résolution au sol de 30 m et une bande thermique infra-rouge avec une résolution au sol de 120 m. Ses caractéristiques sont données au tableau 5.2.

Tableau 5.2
Caractéristiques du TM de LANDSAT
Longueurs d'ondes: Bande 1: 0, 45–0, 52 μ m (violet-
    bleu)
  Bande 2: 0, 52–0, 60 μ m (vert)
  Bande 3: 0, 63–0, 69 μ m (rouge)
  Bande 4: 0, 76–0, 90 μ m (proche infra-rouge)
  Bande 5: 1, 55–1, 75 μ m (moyen infra-rouge)
  Bande 6: 10, 40–12, 50 μ m (infra-rouge lointain et thermique)
  Bande 7: 2, 08–2, 35 μ m (moyen infra-rouge)
IFOV: 0,043 mrad (sauf Bande 6:
  0,170 mrad)  
Largeur du couloir exploré: 185 km  
Résolution au sol:    
dimension de la cellule: 30 m × 30 m (sauf Bande 6:120 m × 120 m).

Comme le capteur TM a la capacité de surveiller une large gamme de bandes spectrales (du bleu à l'infra-rouge) il peut servir à bien des fins, notamment à:

  1. la cartographie des eaux côtières (Bande 1);
  2. identification de la végétation saine par réflectance verte (Bande 2);
  3. la différenciation des plantes par la cartographie de chlorophylle (Bande 3);
  4. la délimitation des plans d'eau (Bande 4);
  5. la mesure de la neige et des nuages (Bande 5);
  6. la cartographie thématique (Bande 6);
  7. la cartographie hydro-thermique (Bande 7).

Le capteur TM donne une résolution globale élevée de 30 m. grâce à des détecteurs sensibles et un codage en 8 bits lors du processus de conversion analogique à numérique (256 niveaux de gris). Par contre, le radiomètre MSS n'a qu'un codage en 6 bits (64 niveaux de gris). Ceci veut dire que les scènes TM contiennent un plus grand nombre de pixels avec une plus grande portée radiométrique. Ceci donne également un important débit de données numériques de 84,9 mégabytes par seconde.

5.2   Séries NOAA

En se fondant sur l'expérience acquise avec les séries de satellites NIMBUS, TIROS et TOS (satellite opérationnel TIROS), on a commencé à mettre au point les séries opérationnelles de satellites NOAA ainsi appelées parce que financées par cette même NOAA.

Les satellites NOAA sont consacrés aux observations météorologiques et aux études sur la température de surface des océans. On peut les diviser en deux générations.

5.2.1   Première génération: NOAA-2 à

Les NOAA 2 à 5 ont été lancés respectivement en 1972, 1973, 1974 et 1976, mis sur orbites héliosynchrones circulaires, proche-polaires (angle d'inclinaison de 102°) et disposés de manière à pouvoir passer au-dessus de n'importe quelle station réceptrice locale deux fois par jour. Ils ont une période de 115 minutes et effectuent de 12 à 13 révolutions par jour avec des distances à l'équateur, entre deux traces consécutives, de 3 200 km.

Ils ont un radiomètre à très grand pouvoir de résolution (VHRR) que l'on a beaucoup utilisé pour les études océanographiques. Nous ne nous étendrons pas davantage sur ce capteur car il a été mis hors service en 1979, puis remplacé à bord des satellites NOAA par l'AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer), version améliorée du VHRR.

5.2.2   Deuxième génération: TIROS-N, NOAA 6 à 9

Ces satellites ont été lancés en 1978, 1979, 1981, 1983 et 1984 respectivement. Ils ont un angle d'inclinaison de 102° comme ceux de la première génération, mais une période de 99 minutes et ils effectuent 14 à 15 révolutions par jour avec des distances à l'équateur, entre deux traces consécutives, de 2 760 km.

Le TIROS-N (satellite d'observation par télévision et à infra-rouge) a terminé sa mission en 1981. Les satellites de la série TIROS étaient surtout conçus pour les prévisions météorologiques et l'observation de la couverture nuageuse. On s'est servi de TIROS-N pour tester les instruments destinés à la série de satellites NOAA.

Le capteur utilisé à bord des satellites NOAA de la deuxième génération pour les études océanographiques, et notamment la détermination de la température de surface des océans, est l'AVHRR.

NOAA 8 est muni d'un autre capteur intéressant pour les pêches, le SARSAT (Search and Rescue Satellite-Aid Tracking), c'est-à-dire aide par satellite à la localisation, la recherche et le sauvetage, qui détecte le signal de détresse émis par les bateaux en détresse.

5.2.2.1 Radiomètre AVHRR: Il s'agit d'un radiomètre à balayage de 4 ou 5 canaux spectraux (suivant la version) qui fonctionne dans la bande visible et dans les bandes proche-infra-rouge et infra-rouge thermique. Ses caractéristiques sont données au tableau 5.3.

Tableau 5.3
NOAA 7: Caractéristiques de l'AVHRR
Longueurs d'ondes: Bande 1: 0, 58–0, 68 μ m (vert-rouge)
  Bande 2: 0, 72–1, 10 μ m (proche infra-rouge)
  Bande 3: 3, 55–3, 93 μ m (moyen infra-rouge)
  Bande 4: 10, 50–11, 50 μ m (infra-rouge lointain ou IR thermique)
  Bande 5: 11,50–12, 50 μ m (infra-rouge lointain ou IR thermique)
IFOV: 1,3 mrad
Largeur du couloir explor é: 2 700 km
Résolution au sol:
dimension de la cellule: 1 km × 1 km

5.3   Heat Capacity Mapping Mission (HCMM)

Le HCMM a été lancé en 1978. Son orbite lui permet de mesurer la température de la terre à intervalles de 12 heures, quand la variation de température est au maximum. Cet écart de température jour/nuit peut servir à déterminer l'inertie thermique. L'orbite héliosynchrone est circulaire avec un angle d'inclinaison de 98°. Le satellite effectue de 14 à 15 révolutions par jour avec une distance à l'équateur, entre deux traces consécutives, de 2 712 km. Il recouvre la même trace tous les 16 jours à une altitude de 620 km. Le capteur de bord est le radiomètre HCMM qui a été opérationnel de 1978 à 1980.

5.3.1   Heat Capacity Mapping Radiometer (HCMR)

Le HCMR (Radiomètre de cartographie de la capacité calorifique) est un radiomètre à balayage à deux canaux spectraux; les caractéristiques sont décrites au tableau 5.4.

Tableau 5.4
Caractéristiques de HCMM et HCMR
Longueurs d'ondes: Bande 1: 0, 5–1, 1 μ m (bleu au proche infra-rouge)
  Bande 2: 10, 5–12, 5 μ m (infra-rouge lointain ou thermique)
IFOV: 0,83 mrad
Largeur du couloir exploré: 716 km
Résolution au sol:
dimension de la cellule: Bande 1: 500 m × 500 m
  Bande 2: 600 m × 600 m

Les deux canaux spectraux fournissent respectivement les mesures de l'énergie solaire et celle de l'énergie thermique émises. Le HCMR a été conçu pour l'étude de la terre, mais aussi aux fins de la recherche dans les domaines suivants:

(i)  détermination du gradient thermique des zones côtières; ceci comporte la cartographie des gradients thermiques dans les zones côtière et les échanges de chaleur diurne à la surface des océans;

(ii)  surveillance de la pollution marine à grande échelle, principalement par le pétrole;

(iii)  espérance de vie, formation, le taux de transport, la décomposition et l'agrégation des remous d'océan “mésoscale”.

A cause des problèmes de calibrage et de la courte vie du capteur, ses applications océanographiques n'ont pas été entièrement explorées.

5.4   Séries NIMBUS

Le programme de satellite NIMBUS a été lancé par la NASA en 1960 afin d'étudier l'atmosphère et la surface de la terre. Le dernier de cette série, NIMBUS-7, lancé en novembre 1978, est l'un des rares satellites consacrés aux études océanographiques. Son orbite héliosynchrone proche-polaire a un angle d'inclinaison de 99°, sa période est de 104 minutes et il effectue de 13 à 14 révolutions par jour avec une distance, à l'équateur, entre deux traces consécutives, de 2 904 km. Il retrouve la même trace tous les 6 jours et possède neufs capteurs, dont deux sont importants les 6 jours et possède neufs capteurs, dont deux sont importants pour l'océanographie: le CZCS (Coastal Zone Colour Scanner) et le SMMR (Scanning Multi Channel Microwave Radiometer).

5.4.1   Capteur CZCS

C'est un radiomètre à 6 canaux spectraux, spécialement pour la cartographie en couleur des océans. Les caractéristiques du NIMBUS-7 sont données au tableau 5.5.

Tableau 5.5
Caractéristiques du capteur CZCS de NIMBUS-7
Longueurs d'ondes: Bande 1: 0, 43–0, 45 μ m (violet-bleu)
  Bande 2: 0, 51–0, 53 μ m (bleu-vert)
  Bande 3: 0, 54–0, 56 μ m (vert)
  Bande 4: 0, 66–0, 68 μm (rouge)
  Bande 5: 0, 70–0, 80 μm (proche
    infra-rouge)
  Bande 6: 10, 50–12, 50 μm (IR lointain ou thermique)
IFOV: 0, 865 mrad
Largeur du couloir exploré: 1 566 km
Résolution au sol:
dimension de la cellule: 825 m × 825 m

Cinq de ces bandes peuvent détecter l'énergie solaire et donc, la couleur de l'eau suivant l'absorption et la diffusion provoquée par la chlorophylle, les sédiments et le gelbstoffe. La chlorophylle absorbe fortement l'énergie dans les bandes de longueurs d'ondes centrées sur 0, 44 et 0, 52 micromètres (Bandes 1 et 2 respectivement). La longueur d'onde de 0, 50 micromètres (Bande 3) est le point charnière; c'est la longueur d'onde d'absorption minimum. Il a été démontré que les rapports d'énergie mesurés dans ces bandes sont étroitement liées à la concentration de chlorophylle de surface. On traite les données de ce capteur CZCS pour dresser la carte des matières ainsi mesurées. Les mesures de concentration en pigment sont possibles grâce aux caractéristiques de ce capteur, i.e., fine résolution spectrale centrée sur des longueurs d'ondes spécifiques dans les régions spectrales bleues et vertes et très grande sensibilite permettant la discrimination des variations subtiles du signal océanique du aux différents composants de l'eau. Ces caractéristiques ne se retrovent pas chez les autres capteurs qui travaillent dans la lumière visible, tels que MSS, TM, HRV. La température des eaux côtieères et du large est mesurée dans une bande spectrale centrée sur 11, 5 micromètres (Bande 6).

5.5   SEASAT-A

C'est le premier capteur d'une série de satellite conçus spécifiquement pour la recherche océanographique (voir figure 5.2). Il a été lancé par la NASA en 1978 dans une orbite proche-polaire avec un angle d'inclinaison de 108°, et a une période de 100, 7 minutes et une altitude de 800 km. Il a cessé de fonctionner au bout de quelques mois, suite apparemment à une panne d'alimentation électrique.

Le SEASAT-A transporte cinq capteurs haute résolution: le radiomètre hyperfréquence multicanal à balayage (SMMR), l'altimètre à radar SASS (SEAST-A Satellite Scatterometer), le radar à syntheèse d'ouverture (SAR) et le radiomètre visible et infra-rouge (VIRR).

5.5.1   Radiomètre hypofréquence multicanal à balayage (SMMR)

Ce type de capteur a également été installé à bord du NIMBUS-7. Il fournit des renseignements sur plusieurs paramèteres, en particulier la température de la surface des océans et la couverture de glace de mer. Les caractéristiques du NIMBUS-7 et SEASAT-A SMMR sont décrites au tableau 5.6.

Figure 5.2

Figure 5.2  Configuration de SEASAT-A

Tableau 5.6
MIMBUS-7/SEASAT - caractéristiques du radiomètre SMMR
Fréquences: Bande 1: 6, 6 GHz
  Bande 2: 10, 7 GHz
  Bande 3: 18, 0 GHZ
  Bande 4: 21, 0 GHz
  Bande 5: 37, 0 GHz
Largeur de couloir exploré: 900 kms
Dimension de la cellule de
résolution au sol: 50 kms × 50 kms

5.5.2   Altimètre à radar (Alt)

L'altimètre à radar illumine une zone de 1, 6 à 12 kms en diamètre au point nadir. Il sert essentiellement à mesureer le niveau de la mer (géoide d'océan) avec une précision de 0, 1 mètre et à déterminer la hauteur moyenne des vagues avec une précision de 0, 5 m.

Les caractéristiques de l'altimétre à radar sont données au tableau 5.7.

Tableau 5.7
Caractéristiques de l'altimètre à radar du Seasat
Fréquence: 13, 5 GHz (Bande ku)
Empreinte du faisceau: 1, 6 à 12 kms

5.5.3   Diffusomètre du satellite SEASAT-A

On utilise principalement ce capteur à radar pour mesurer la vitesse du vent près de la surface au-dessus des océans dans toutes les conditions météorologiques. Ce capteur a été concu pour enregistrer la vitesse du vent et la direction du vent avec une marge d'erreur qui ne dépasse pas 10%.

Tableau 5.8
Caractéristiques du diffusomètre à radar du SEASAT
Fréquence: 14, 6 GHz (Bande ku)
Largeur du couloir exploré: 1 000 km
Dimension de la cellule de  
résolution au sol: 50 km × 50 km.

5.5.4   Radar à synthèse d'ouverture (SAR)

Le radar à synthèse d'ouverture du SEASAT-A est le premier système d'imagerie SAR qui a été utilisé en tant que capteur scientifique à partir d'une orbite terrestre. Il sert à déterminer les caractéristiques des vagues (hauteur, longueur, etc…). Il donne une résolution de 25 m et couvre un couloir exploré de 100 km dans la partie nord de la trace au sol du satellite. Il ne fonctionne qu'en temps réel et quand il se trouve à proximité d'une station réceptrice et aux ordres de celle-ci. Ceci tient surtout à la cadence très élevée (110 mégabytes par seconde) de saisie des données et aux problèmes liés au stockage d'un si grand volume de données à bord du satellite.

Les caractéristiques du radar à synthèse d'ouverture sont énumérées au tableau 5.9.

Tableau 5.9
Caractéristiques du radar à synthèse d'ouverture du SEASAT
Longueur d'onde: 23, 5 cm (Bande-L)
Largeur du couloir exploré: 100 kms
Dimensions de la cellule de résolution au sol: 25 m × 25 m

5.5.5   Radimètre visible et infra-rouge

Ce capteur a pour rôle de fournir des images du visible et de l'infra-rouge à résolution peu élevée de la surface de l'océan, des positions de nuages, et de la température de la mer.

5.6   Séries GOES/METEOSAT

Ces satellites géostationnaires à aute altitude (36, 000 km) sont utilisés pour des observations et communications météorologiques globales (voir figure 5.3 et 5.4). Les aspects les plus importants de la métérologie traités par ces satellites sont la cartographie des nuages ainsi que l'imagerie à infra-rouge et visible de la surface de la terre, qui servent à détecter les grands changements dans les paramètres océaniques.

Les pays et les organismes qui participent au programme de l'OMM (Organisation mondiale météorologique) sont l'Agence spatiale Européenne (ASE), les Etatus-Unis, le Japon et l'URSS. Cinq satellites: GOES Ouest (EU), GOES Est (EU), METEOSAT (ASE), INSAT (Inde) et GMS (Japon) permettent, ensemble, la constitution d'une image complège de la terre toutes les 30 minutes.

Le premier satellite de la séie GOES (satellite opérationnel d'environnement géostationnaire) a été lancé en 1974. Les derniers de cette série, GOES-4 (ouest) et 5 (Est), ont été lancés en 1980 et 1981 respectivement. Les GOES-4 et 5 possèdent un scanner spécial et un radiomètre de balayage à rotation à six détecteurs infra-rouges.

Figure 5.3

Figure 5.3  Positions des cinq satellites météorologiques géosynchrones qui fournissent des observations atmosphériques mondiales. (D'après J.A. Richards, 1986)

Figure 5.4

Figure 5.4  Système de saisise des donnèes METEOSAT

Les caractéristiques du radiomète à balayage à bord du METEOSAT sont éumérées au tableau 5.10. A noter que la dimension de la cellule de résolution au sol donnée correspod à la "vue" du capteur au nadir.

Tableau 5.10
Caractéristiques du radiomètre à balayage de METEOSAT
Longuerus d'onde: Bande 1: 0, 4–1, 1 μm (bleu àproche infra-rouge)
  Bande 2: 5, 7–7, 1 μm (moyen infra-rouge)
  Bande 3: 10, 5–12, 5 μ m (infra-rouge lointain ou infra-rouge
    thermique)
Largeur du couloir exploré: 12 500 kms
Dimension de la cellule de résolution au sol: Bande 1 : 2, 5 km × 1, 5 km
  Bande 2/3 : 5, 0 km × 5, 0 km

5.7   SPOT

Ce satellite, lancé en 1986, et est consacré à l'observation terrestre, bien gu'il ait des applications océanographiues, comme LANDSAT.

Il a une orbite héliosynchrone proche-polaire avec un angle d'inclinaison de 99° et une période de 101 minutes. Il effectue de 14 à 15 résolutions par jour et recouvre la même trajectoire tous les 26 jours avec une distance à l'équateur, entre deux traces consécutives, de 2 818 km. Son altitude est de 820 à 840 km. Le capteur à bord est le radiomètre à barrette de détecteur HRV (haute résolution visible).

5.7.1   Radimoètre à haute résolution visible (HRV)

La particularité de ce capteur est qu'il a une résolution au sol multipbandes (3 bandes) de 20 mètres. Les capteurs sont également orientables par commande du sol afin de permettre l'imagerie de la même scène à partir de différentes trajectoires orbitales avec un angle d'incidence de 0° (nadir) à un maximum de 27°. On obtient les images en utilisant deux radiomètres HRV "a barrette de detecteur" identiques, qui, permettent une imagerie stéréoscopique (voir figure 5.5). Les caractéristiques de la HRV sont énumérées au tableau 5.11.<.p>

Figure 5.5

Figure 5.5  Possibilités du système SPOT (d'après D.J. Carter, 1986)

5.8   Navettes et stations spatiales

La navette spatiale n'est pas le premier satellite habité qui ait été utilisé comme plate forme de télédétection. En 1973, Etatus-Unis ont lancé une station orbitale, SKYLAB, qui a reçu des astronautes en 1973 et 1974. Les capteurs de télédétection à bord comprenaient deux appareils photographiques, qui ont pris 35.000 photographies, et un radiomètre multibande (13 canaux), qui a enregistré 800 km de bande magnétique. Trois ans plus tard l'URSS a lancé la station Soyuz dotée d'un appareil photographique semblable au matériel principal à bord du SKYKAB. Plusieurs capteurs ont été utilisés dans la navette spatiale dont trois ayant des applications océanographiques:

(i)  le radar d'imagerie de la navette SIR-A (Shuttle Imaging Radar), une version améliorée du radar à synthèse d'ouverture (SAR) de SEASAT;

(ii)  le radiomètre multibande à infra-rouge de la navette SMIRR, radiomètre infra-rouge à 10 canaux avec un gamme spectrale de 5 à 25 micromètres;

(iii)  l'OCE (Ocean Colour Experience), radiomètre à balayage à 8 canaux avec une gamme spectrale de 0, 49 à 0, 70 micromètres.
Tableau 5.11
Caractéristiques du HRV de SPOT
Mode: Panchromatique Multicanaux
Longeur d'ondes: 0,57–0, 73 μm 0,50–0,59 μm (vert)
    0,61–0,68 μm (rouge)
    0,79–0,89 μm (proche infra-rouge)
Largeur du couloir exploré(par HRV): 60 km 60 km
Couloir exploré au total: 117 km 117 km
  (recouvrement de 3 km) (recouvrement de 3 km)
Dimension de la cellule de résolution au sol: 10 m × 10 m 20 m × 20 m

5.9   Séries Bhaskara

Les Satellites Bhaskara-1 et 2 ont été lancés par l'Inde en 1979 et 1981 respectivement avec l'aide de l'URSS. Un radiomètre qui fonctionne aux fréquences de 19 et 22 GHz, se trouve à bord de ces deux satellites pour la prospection océ anographique. Ces satellites ne sont plus en service.

5.10   MOS-1

Ce premier satellite japonais d'observation terrestre a été lancé avec succès en février 1987. Les données recueillies par ce satellite seront disponibles au début de 1988. Il s'agit d'un satellite expérimental concu pour la collecte de renseignements sur certains paramètres terrestres, mais aussi sur la couleur des mers et leur température de surface.

Les instruments embarqués sont les suivants: radiomètre à balayage électronique multibande (MESSR); radiomètre à infrarouge thermique et visible pour mesurer la température de surface des mers (VTIR), et radiomètre à hyperfréquence à balayage pour mesurer la vapeur d'eau atmosphérique. Les Japonais ont prévu le lancement du MOS-2 et 3 qui seront équipés des capteurs actifs à hyperfréquence.

5.11   Satellites de l'avenir

De nombreux satellites vont être lancés à la fin des années 80 et dans les années 90. Les suivants seront consacrés aux études océanographiques :

5.11.1 L'IRS-1, satellite indien de télédétection, devrait être lancé á la fin des années 1980 à partir de l'URSS. Il aura à son bord deux capteurs en peigne, Liss 1 et 2 (Linear radiométrique que spatiales) dont les bandes et les résolutions (tant radiométriques que spatiales) sont comparables à celles du MSS.

5.11.2 ERS-1: Satellite ASE de télédétection

Ce sera le premier satellite ASE (Agence spatiale européenne) et il sera lancé en 1989. Ses objetifs sont comparables à ceux du satellite hors service SEASAT. Sa premiére tâche sera de mesurer le vent et les vagues au-dessus de l'océan, mais il surveillera aussi le littoral et étudiera le mouvement des glaces et les conditions météorologiques mondiales.

Les capteurs embarqués seront les suivants: radar à synthèse d'ouverture (SAR) avec une résolution de 30 mètres; radimoètre imageur à hyperfréquence (IMR), diffusomètre pour la direction et la vitesse du vent, et altimètre à radar pour la détermination de l'état de la mer (voir figure 5.6).

Figure 5.6

Figure 5.6 Configuration de l'ERS-1

5.11.3 TOPEX

Le TOPEX (Topographic Experiment) est un satellite réservé exclusivement à la recherche scientifique sur les océans. Concu par le laboratoire Jet Propulsion, à Pasadera aux Etat-Unis, qui a mis au point et géré SEASAT-A, il sera lancé à la fin des années 80. On s'en servira principalement pour le sondage de l'atmosphère par hyperfréquence afin d'établir des corrections de apeur d'eau.

5.11.4 NROSS

Le NROSS (système de télédétection océanographique de la Marine américaine entreprendra une mission de trois ans à partir de 1989. Le capteur principal à bord sera le diffusomètre NASA (NSCAT) concu pour mesurer les vecteurs de vent dans un couloir exploré de 600 kms de part et d'autre du vaisseau spatial.

5.11.5 OCI

Le but principal de la mission d'OCI (Ocean Colour Imager), prévu pour lancement en 1990 par les Etats-Unis, est d'une part de mesurer la radiance de l'océan dans l'infra-rouge et le visible pour qu'on puisse en déduire la co ncentration de chlorophylle et ainsi la productivité de l'océan, et d'autre part de fournir une présentation visuelle des courants océaniques. Ce satellite est une version améliorée du CZCS qui se trouve à bord du NIMBUS-7.

5.11.6 RADARSAT

Le RADARSAT, satellite Canadien, devrait être lancé au début des années 90. Il sera doté, comme capteur principal, d'un SAR avancé pour la surveillance des glaces, les mesures des vagues et des vents océaniques, la détection des bateaux, des nappes de pétrole, etc.

5.11.7 Sea-WIFS (Sea Wide Field Sensor) Programme NASA/EOSAT

Le programme Sea-WIFS, établi conjointement par la NASA (National Aeronotics & Space Administration) et EOSAT (Earth Observation Satellite Company), a été concu pour répondre dans les années 90, aux besoins qu'ont les communautés scientifiques et industrielles de la mer en données spatiales sur la température de surface et la couleur des océans. Le capteur Sea-Wifs sera transporté par avion jusqu'au satellite LANDSAT-6 qui devra être lancé au début de 1991. Le Sea-WIFS s'appuiera sur l'expérience acquise par la mission du CZCS, organisée par la NASA, à bord du satellite NIMBUS-7 de 1978 à 1986.

5.11.8 Système d'observation de la terre (EOS)/NASA

Grâce aux différents types de capteurs sophistiqués actuellement embarqués sur satellites, on commence à entre- prendre, à l'échelle du globe, des recherches importantes dans les domaines de l'océanographie, de la géologie, de la limnologie, de l'hydrologie, de la glaciologie et de l'écologie terrestre. Une nouvelle génération de capteurs optiques, les spectromètres imageurs, se trouve actuellement à bord d'avions et devrait être mise en place sur la plate-forme spatiale d'orbite polaire au milieu des années 90, EOS. Cette nouvelle génération de capteurs est composée:

-  du spectromètre imageur aéroporté à infra-rouge et visible (AVIRIS);

-  du spectromètre imageur à haute résolution (HIRIS);

-  du spectromètre imageur à résolution moyenne (MODIS).

Le concept EOS prévoie l'exploitation synergétique d'un certain nombre d'instruments de télédétection conjointement avec un système avancé de gestion de données afin de fournir des séries de données mondiales qui permettent de mieux appréhender les processus géologiques et glaciologiques, les cycles hydrologiques, ceux des océans et des eaux terrestres et les cycles biogéochimiques. Seul un programme aussi complet permet de planifier une stratégie rationnelle d'échantillonnage en vue de la collecte des mesures nécessaires pour établir et vérifier des modèles de processus du système terrestre.


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