CO2M : Mesure des niveaux de Dioxyde de Carbone dans l’atmosphère

La mission de surveillance « Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring », plus communément appelée CO2M, fait partie du programme Copernicus de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), en collaboration avec la Commission Européenne (CE) et du Centre Spatial de Liège (CSL). Ce programme s’intéresse à notre planète et à son environnement pour le bénéfice des citoyens Européens. En effet, Copernicus a pour but d’observer la Terre depuis l’espace, et de fournir des données pour la protection de l’environnement, la surveillance du climat, l’évaluation des catastrophes naturelles et d’autres tâches sociales. Plus spécifiquement, la mission CO2M a pour but de détecter, de quantifier et de suivre les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO₂) dans l’atmosphère terrestre ; le CO₂ étant le principal gaz à effet de serre produit par l’Homme et responsable du réchauffement climatique.

Il y aura au moins deux satellites identiques positionnés en orbite basse (environ 700 km) et qui seront exploités tout au long de la mission CO2M sur une période supérieure à 7 ans. Ces satellites permettront de tracer des cartes de concentration de CO₂ afin de mettre en évidence les principales zones (pays/régions/villes) émettrices de CO₂ sur le globe. Le lancement est prévu pour fin 2025/début 2026.

Chaque satellite embarquera trois instruments qui observeront le globe en même temps :

• L’instrument principal « CO2i/NO2i », constitué du spectromètre imageur CO2i (CO₂ imager) pour mesurer le CO₂ dans l’atmosphère ainsi que le méthane CH₄ (autre gaz à effet de serre), et du spectromètre imageur NO2i (NO₂ imager) pour mesurer le dioxyde d’azote NO₂ (traceur du caractère anthropogénique du CO₂).
• L’imageur de nuage « CLIM » (CLoud IMager) pour détecter la présence de nuage afin de filtrer/éliminer certaines données de l’instrument principal (l’estimation du CO₂ se fait mal en présence de nuages).
• Le polarimètre « MAP » (Multi Angle Polarimeter) pour caractériser les types d’aérosols et déterminer leurs quantités, afin d’améliorer la qualité de restitution du CO₂ par l’instrument principal. En effet cette dernière est très dépendante de la connaissance du contenu en aérosol.

L’instrument principal CO2i/NO2i est un système de spectromètres haute résolution. Il comporte les spectromètres imageurs CO2i et NO2i. CO2M est la première mission d’observation de la Terre à déployer un nouveau type de fente d’entrée dans ses spectromètres imageurs, basé sur des fibres optiques multimodes.

L’imageur CO2i est doté de trois spectromètres qui couvrent les bandes spectrales suivantes :

• 1 bande proche-infrarouge (NIR) : 747-773 nm,
• 1 bande infrarouge à ondes courtes (SWIR-1) : 1595-1675 nm,
• 1 bande infrarouge à ondes courtes (SWIR-2) : 1990-2095 nm.

L’imageur NO2i est un autre spectromètre qui est implémenté en tant que quatrième bande spectrale de l’instrument principal, et qui opère dans le visible : 405-490 nm.

CLIM (CLoud Imager) est un cartographe de nuages. Cet imageur spectral consiste en deux sous-unités CLIM OU (Unité Optique) et CLIM EU (Unité Electronique). Il intervient en support de l’instrument CO2i/NO2i. CLIM permet de déterminer la présence et la position des nuages dans le champ de vision du CO2i dans le but de soutenir la vérification des données et l’analyse de la ligne de mire (LoS analysis).

Le design de CLIM est lié à la mission PROBA-V qui consiste à mettre au point de nouvelles technologies spatiales via le lancement de plusieurs satellites dans l’espace.

Les OGSE (Optical Ground System Equipements) sont des équipements sols qui permettent de tester les performances optiques des systèmes embarqués sur les satellites, afin de garantir la bonne réalisation de leurs missions.

SEDI-ATI intervient dans divers OGSE des instruments CO2i/NO2i et CLIM du projet CO2M. Ces OGSE sont fondamentaux car ils permettent de réaliser, tester, calibrer et valider les instruments de vol de la mission CO2M.

Ainsi, pour la calibration de l’instrument CO2i/NO2i, on utilise une unité d’étalonnage en vol embarquée appelée « FCU » (Flight Calibration Unit). SEDI-ATI réalise les cordons de fibres optiques de type « pieuvres » qui sont montés dans le FCU et sont connectés aux modules sources « FCU-S ». En effet, les sources FCU-S sont composées de plusieurs modules lasers de différentes longueurs d’ondes, fibrés en sortie, qui servent de valeurs de références pour la calibration de l’instrument. Les cordons sont compatibles spatial (matériaux faiblement dégazants : gaine peek ou inox, colle non dégazante, etc.) et sont équipés de notre connecteur FCXtreme® qualifié pour l’aéronautique, lui-même compatible pour le spatial.

Pour l’instrument CLIM, SEDI-ATI réalise des assemblages de fibres optiques sur traversées étanches compatibles pour le vide. Ces fibres sont utilisées dans les OGSE « Géométrie », « Radiométrie », « Lumière parasite » et « Vérification de la lumière parasite ».