Satellite d'observation de la Terre
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Un satellite d'observation de la Terre est un satellite artificiel utilisé pour effectuer des observations géophysiques et géographiques de la Terre depuis l'orbite terrestre. L'observation de la Terre est un des principaux domaines d'application de l'activité spatiale avec les télécommunications, la navigation par satellite et l'utilisation militaire. Pour remplir leurs objectifs ces satellites embarquent deux types d'instrumentation : des instruments de télédétection qui permettent des observations à distance en analysent le rayonnement électromagnétique (lumière visible ou autres longueurs d'ondes) émis ou renvoyé par le sol ou l'atmosphère terrestre et des instruments de mesure in situ (dans l'environnement immédiat du satellite) qui mesurent par exemple le champ magnétique ou le champ gravitationnel
Les domaines d'application des satellites d'observation de la Terre sont très variés : météorologie, inventaire des ressources naturelles, géodésie, étude et modélisation du climat, prévention et suivi des catastrophes naturelles, gravimétrie, etc.
Définition
[modifier | modifier le code]L'observation de la Terre est un des grands domaines d'application de l'activité spatiale[Note 1]. Les satellites circulant sur une orbite terrestre présentent l'avantage de permettre l'obtention à fréquence régulière de données portant sur de grandes surfaces. La juxtaposition de ces informations permet de disposer d'une représentation complète du globe tout en s'affranchissant des frontières politiques. Les satellites d'observation de la Terre recueillent des caractéristiques géophysiques et géographiques statiques et dynamiques de la Terre. Ce sont la composition et l'évolution de l'atmosphère, les caractéristiques de la surface (terres émergées et océans) la structure interne de notre planète (champ magnétique, champ de gravité) , etc.[1],[2].
D'un point de vue technique, il existe trois grandes familles de satellites d'observation de la Terre : les satellites météorologiques, caractérisés par une résolution spatiale moyenne et qui circulent soit sur une orbite géostationnaire, soit sur une orbite polaire (environ 300 km), les satellites de télédétection à moyenne résolution et les satellites à haute résolution, qui répondaient initialement à des besoins militaires (satellites de reconnaissance ou satellites espions), mais qui sont désormais également utilisés à des fins civiles[1].
La majorité des satellites d'observation de la Terre font partie de la catégorie des satellites de télédétection, dont les instruments analysent les ondes électromagnétiques (lumière visible, ultraviolet, infrarouge, rayons X, etc.) émises soit par l'objet observé, soit par renvoi d'un train d'ondes émis par le satellite. Typiquement, les instruments utilisés sont des caméras, spectromètres, radars, radiomètres, etc. SPOT ou METEOSAT entrent dans cette catégorie des satellites de télédétection. Dans le domaine de la télédétection, on distingue les techniques d'imagerie spatiale, qui reposent sur la prise d'images dans le domaine optique (lumière visible, infrarouge et ultraviolet) depuis l'espace par des équipements installés à bord de satellites artificiels, et les techniques qui reposent sur l'observation des micro-ondes à l'aide de radars et celle des ondes radio. Les satellites d'observation de la Terre peuvent également effectuer des mesures in situ (de leur environnement immédiat), comme GOCE, qui mesure le champ gravitationnel terrestre, ou SWARM, qui mesure le champ magnétique terrestre. Ils utilisent des instruments comme le magnétomètre, des récepteurs passifs comme les réflecteurs laser, GPS et accéléromètres, ou des détecteurs d'ions ou d'atomes neutres, etc. D'un point de vue technique, cette catégorie de satellites regroupe à la fois des satellites civils et militaires. Un même satellite peut emporter à la fois des instruments de télédétection et de mesure in situ.
Historique
[modifier | modifier le code]Premiers satellites météorologiques
[modifier | modifier le code]La météorologie constitue la première application spatiale civile de l'observation de la Terre. Le premier satellite d'observation de la Terre est lancé en 1959 soit seulement deux ans après la mise en orbite du premier satellite artificiel Spoutnik 1. Cette année-là les États-Unis placent en orbite le satellite expérimental Vanguard-2. Celui-ci utilise un scanner optique pour réaliser des images de la couverture nuageuse qui sont transmises par radio. Le premier satellite météorologique opérationnel, TIROS-1, qui est placé en orbite par la NASA en 1960, fournit avec une fréquence quotidienne des images des formations nuageuses et constitue un jalon important de la prévision météorologique[3].
Satellites de reconnaissance
[modifier | modifier le code]Dès 1959, les États-Unis lancent les premiers satellites de reconnaissance (« satellites espions »), qui mettent en œuvre le même type d'équipement que les satellites d'observation de la Terre civils. Le programme Corona regroupe la première génération de ces satellites. Les images sont réalisées à l'aide d'appareils utilisant un film argentique qui, après usage, est transféré dans une capsule larguée par le satellite et récupérée au sol après une rentrée atmosphérique. Cette technique fournit des images à haute résolution (contrairement aux images filmées par des caméras et transmises par radio), mais le délai entre la prise d'image et son utilisation est long et il est nécessaire de lancer de nouveaux satellites avec une cadence élevée. L'Union soviétique dispose d'un programme similaire reposant sur les mêmes choix techniques.
Landsat-1, premier satellite destiné à l'observation de la surface terrestre
[modifier | modifier le code]Toutefois, au début de l'ère spatiale de 1957 à 1966, l'observation de la Terre depuis l'espace à des fins civiles n'est pas considérée comme un objectif important. C'est en analysant les 1 100 photographies de la Terre prises par les astronautes des programmes Mercury et Gemini de l'agence spatiale américaine (la NASA) que certaines personnes familières avec les principes physiques à l'origine des émissions d'ondes électromagnétiques, découvrent que ces images pouvaient fournir une grande quantité d'informations inédites. Le premier programme de construction de satellites d'observation de la Terre civil est annoncé en septembre 1966 par la NASA. Malgré l'opposition des militaires américains, le programme EROS (Earth Resources Observation Satellites) est confié à la NASA. Celle-ci, malgré les obstacles dressés par le département de la Défense et le Bureau of Budget (ancêtre de l'Office of Management and Budget) développe le satellite ERTS, rebaptisé Landsat 1, qui est placé en orbite le [4]. Celui-ci est équipé d'un nouveau type de capteur expérimental, le senseur multispectral (MSS), qui s'avère bien supérieur à la caméra également embarquée qui était initialement l'instrument principal. MSS fournit des vues distinctes de la même région dans quatre longueurs d'ondes (rouge, vert et deux bandes spectrales situées dans l'infrarouge), permettant de mesurer la déforestation, le rendement des cultures, l'extension des déserts et de cartographier des structures géologiques inaccessibles comme les glaciers et les calottes glaciaires[5].
Landsat 1 est le premier d'une série de satellites rattachés au même programme et aux performances croissantes avec notamment l'instrument Enhanced Thematic Mapper Plus capable de prendre des images dans huit bandes spectrales avec une résolution spatiale de 20 mètres. Des programmes et instruments similaires sont développés par la suite comme la série des satellites français SPOT (1986-2014)et ou l'instrument japonais Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer capable de fournir des images dans 14 bandes spectrales distinctes et embarqué à bord du satellite Terra de la NASA (lancé en 2000)[6].
Diversification des instruments
[modifier | modifier le code]Au cours de la décennie 1980 les performances des instruments existants s'améliorent et de nouveaux capteurs sont mis au point tels que les imageurs hyperspectraux capables de fournir des images dans un très grand nombre de bandes spectrales, les spectromètres multi-angulaires qui combinent les prises de vue prises sous différents azimuts et les radars embarqués. Les systèmes à micro-ondes actifs utilisés depuis le début du 20e siècle pour détecter des objets mouvants sont installés à bord de satellites à compter des années 1980 : ils émettent des impulsions et mesurent les ondes réfléchies. Le radar à synthèse d'ouverture est une variante de cette technologie qui permet d'obtenir des images de nuit ou de jour à travers une couverture nuageuse en mesurant le temps mis par le signal émis et réfléchi pour revenir et en déduire la position, l'altitude et les propriétés d'absorbance de la surface de la Terre. Les applications de ces radars embarqués sur satellites s'est considérablement diversifiée avec par exemple la réalisation d'altimètres capables de mesurer la hauteur de la surface des océans avec une précision de quelques millimètres et de diffusomètres mesurant la rugosité de la surface[6].
Miniaturisation et constellation
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Principales caractéristiques
[modifier | modifier le code]Les principales caractéristiques définissant un satellite d'observation de la Terre sont son orbite (altitude, inclinaison orbitale, fréquence d'observation de la même région pour les satellites non géostationnaires), les types d'instruments qu'il embarque, leur résolution spatiale (du centimètre à plusieurs dizaines de kilomètres), leurs caractéristiques radiométriques (nombre et type de bandes spectrales observées , etc.), la taille de leur champ de vue ou champ d'observation (de quelques kilomètres à quelques milliers de kilomètres).
Orbites
[modifier | modifier le code]Orbite héliosynchrone
[modifier | modifier le code]La majorité des satellites d'observation de la Terre circulent sur une orbite héliosynchrone. Sur cette orbite, ils survolent la surface à basse altitude (~700 à 800 km) avec sur une inclinaison orbitale élevée (environ 90°) qui les fait survoler les pôles. Ils circulent dans un plan orbital qui est maintenu perpendiculaire à l’axe joignant le Soleil et la Terre. Cette caractéristique est obtenue en exploitant la dérive du plan orbital générée par le bourrelet équatorial de la Terre. Il en découle que le satellite survole les régions toujours à la même heure solaire (par exemple 6 heures du matin et du soir) et que l'ensemble de la planète peut être observée (sous réserve que l'instrument ait une largeur de fauchée suffisante). Pour les satellites d'observation de la Terre, l'orbite héliosynchrone présente plusieurs avantages : une altitude peu élevée, qui permet une bonne résolution spatiale, des conditions d'éclairement constantes d'une observation à l'autre, qui permet d'identifier plus facilement les changements, et pour les satellites météorologiques l'horaire régulier des relevés, qui permet de synchroniser les mises à jour des modèles de prévision[7].
Orbite géostationnaire
[modifier | modifier le code]Les satellites circulant sur une orbite géostationnaire sont positionnés directement au-dessus de l’équateur terrestre et à une distance de (35 880 km. À cette altitude, ils orbitent de façon synchrone avec la Terre, ce qui leur permet d'observer en permanence la même hémisphère du globe terrestre. Ils fournissent une vue globale de l'hémisphère visible depuis leur position, soit environ 40 % de la surface terrestre. Ils constituent une source d'informations idéale pour les phénomènes météorologiques à grande échelle dans les domaines de la météorologie, l'hydrologie et l'océanographie. Les images répétitives fournies (toutes les quelques minutes pour les satellites les plus récents) permettent d'identifier dès leur apparition et de suivre le développement des phénomènes météorologiques tels que les ouragans, tempêtes, tornades et crues violentes, ainsi que les variations des conditions météorologiques au fil de la journée[8],[7]. Cette orbite est également utilisée par certains catégories de satellites d'observation de la Terre militaires, comme les satellites d'alerte précoce.
Autres types d'orbite
[modifier | modifier le code]Certains satellites circulent sur des orbites qui ne relèvent pas des deux catégories précédentes. C'est le cas des satellites océanographiques franco-américains (TOPEX/Poseidon, Jason, Sentinel-6), dont l'orbite est optimisée pour le survol des océans : leur inclinaison orbitale est de 66° et leur altitude est de 1 366 km. Le satellite franco-indien Megha-Tropiques circule lui sur une orbite optimisée pour suivre les événements tropicaux avec une inclinaison orbitale de 20°. Le satellite nippo-américain GPM-Core, qui mesure également les précipitations, circule également sur une orbite basse (400 km) avec une inclinaison orbitale intermédiaire (65°). Enfin, les Russes ont lancé en 2021 le satellite météorologique Arktika-M circulant sur une orbite de Molnia, dont les caractéristiques orbitales (40 000 × 1 000 km, inclinaison de 63°) lui permettent d'observer la même région de hautes latitudes durant 10 heures sur les 12 heures de sa période orbitale[7].
Instruments
[modifier | modifier le code]Selon leur mission, les satellites d'observation de la Terre peuvent utiliser des instruments très différents. Ceux-ci peuvent être rangés dans deux grandes catégories selon qu'ils produisent ou non des images.
Caméra
[modifier | modifier le code]Scanner
[modifier | modifier le code]Radiomètre imageur
[modifier | modifier le code]Le radiomètre-imageur, ou imageur, produit des images qui sont réalisées dans différentes longueurs d'ondes en lumière visible et en infrarouge. L'infrarouge permet de déterminer les principales caractéristiques de l’atmosphère, telles que la température, l'humidité, les nuages, les aérosols ou l'ozone. Contrairement au radiomètre, qui ne fournit qu'une seule mesure pour une zone donnée, il produit grâce à un système de balayage une image, c'est-à-dire un ensemble de valeurs couvrant la surface observée dans les deux dimensions. Sa résolution spatiale est généralement modeste (quelques kilomètres), mais il balaye une large portion de la surface dans le sens perpendiculaire à la progression du satellite lorsqu'il est embarqué sur un satellite polaire (généralement 1 000 à 2 000 kilomètres), ce qui lui permet de couvrir l'ensemble de la surface de la planète deux fois par jour[9].
Radar à synthèse d'ouverture
[modifier | modifier le code]Le radar à synthèse d'ouverture est un instrument actif qui permet d'obtenir des images de jour comme de nuit, y compris à travers les nuages. Le traitement des signaux radar successifs provenant de la cible permet d'atteindre une résolution spatiale équivalente à celle d'une très grande antenne. Par exemple, le satellite européen Sentinel-1 dispose d'un radar fonctionnant en bande C dont la résolution spatiale au sol atteint cinq mètres pour une largeur de fauchée de 250 km[9].
Diffusomètre
[modifier | modifier le code]Le diffusomètre est un instrument actif de type radar mesurant avec une très grande précision le facteur de rétrodiffusion d'une onde électromagnétique sur une surface. Il est principalement utilisé pour mesurer la hauteur des vagues et la force des vents de surface grâce à une observation multi-directionnelle[10].
Altimètre radar
[modifier | modifier le code]Lidar
[modifier | modifier le code]Le lidar émet des impulsions lumineuses à l'aide d'un laser et analyse leurs réflexions. Il est utilisé par exemple pour mesurer les caractéristiques des aérosols, des gouttelettes d'eau et des particules de glace en suspension dans l'atmosphère. L'altimètre lidar est un type de lidar qui mesure l'altitude de la surface terrestre. Il est utilisé pour déterminer l'épaisseur des calottes polaires, les courants océaniques et la topographie des terres émergées. Le lidar ne fonctionne pas à travers les nuages un peu épais[9].
Instrument de mesure de l'occultation radio
[modifier | modifier le code]La technique de l'occultation radio est une méthode de mesure à distance des caractéristiques de l'atmosphère qui exploite le phénomène de réfraction d'un signal radio-électrique lorsqu'il la traverse. L'instrument, embarqué à bord d'un satellite, utilise un récepteur radio qui analyse les déformations du signal reçus depuis un émetteur (satellite GPS) à travers l'atmosphère terrestre. La phase, la polarisation et l'amplitude du signal radio sont modifiées selon des proportions qui dépendent de l'indice de réfraction de l'atmosphère. Les mesures effectuées à mesure que la sonde défile permet d'en déduire des caractéristiques de l'atmosphère telles que la température, la pression ou le taux d'humidité. Le satellite européen MetOp emporte ainsi l'instrument GRAS, qui fournit des profils de température avec une résolution verticale de 100 mètres et une précision d'un kelvin[11],[9].
Magnétomètre
[modifier | modifier le code]Applications
[modifier | modifier le code]Imagerie
[modifier | modifier le code]Météorologie
[modifier | modifier le code]Pour répondre aux besoins météorologiques, une catégorie particulière de satellites d'observation de la Terre a été développée. La mission des satellites météorologiques est de collecter des données sur l'atmosphère et la surface de la Terre, qui sont utilisées pour les prévisions météorologiques et de manière indirecte l'étude du climat de la Terre. Le recueil des données depuis l'espace permet de disposer d'une couverture complète du globe, impossible à obtenir à l'aide de stations terrestres (en particulier au niveau des océans et dans les régions non habitées). Il existe deux catégories complémentaires de satellite météorologique. Les satellites géostationnaires occupent une position fixe au-dessus de la Terre et fournissent une image complète de l'hémisphère visible depuis leur position, fréquemment rafraîchie (quelques minutes), mais avec une résolution spatiale relativement faible du fait de leur altitude (36 000 kilomètres). Les satellites à défilement circulent à une altitude de quelques centaines de kilomètres, ce qui leur permet de fournir des données très détaillées, mais avec une fréquence d'actualisation beaucoup plus faible (une région donnée n'est observée que deux fois par jour). Ces engins spatiaux emportent des instruments qui mesurent le rayonnement électromagnétique dans plusieurs longueurs d'ondes permettant de déterminer plusieurs paramètres physiques et chimiques caractérisant l'atmosphère et la surface de la Terre : température, taux d'humidité, composition des nuages, aérosols, rayonnement solaire incident et réfléchi, vent de surface, etc.[8].
Les satellites météorologiques, dont le rôle principal était initialement de compléter le réseau de stations météorologiques au sol dans les régions non couvertes (océans, régions inhabitées ou faiblement peuplées, plus généralement hémisphère sud), fournissent de nos jours des données qui jouent un rôle essentiel pour la prévision météorologique sur l'ensemble du globe. Les satellites météorologiques ont contribué à fiabiliser celle-ci et à allonger la portée temporelle des prévisions. Par ailleurs les mesures effectuées, caractérisées par une couverture à l'échelle du globe et une continuité s'étendant sur plusieurs décennies, permettent d'affiner la modélisation du climat de la Terre et de suivre son évolution dans le contexte du changement climatique en cours. Le premier satellite météorologique opérationnel est TIROS-1 développé par les États-Unis et lancé dans l'espace le . En 2025 les principales puissances spatiales mettent en œuvre des satellites météorologiques : les États-Unis (NOAA et NASA), l'Europe (Agence spatiale européenne (ESA) et EUMETSAT), l'Inde, la Chine, la Russie, le Japon et la Corée du Sud. Chaque nouvelle génération de satellite dispose de capteurs passifs ou actifs aux performances généralement croissantes (résolution spatiale, spectrale et radiométrique) ou capables d'effectuer des mesures sur un plus grand nombre de canaux ce qui permet de les utiliser pour différencier les divers phénomènes météorologiques : nuages, précipitations, vents, brouillard, etc. et d'obtenir une représentation dans les trois dimensions. Des programmes de coopération internationale ont été mis en place très tôt pour optimiser les observations (attributions de positions en longitude complémentaires au niveau de l'orbite géostationnaire) et faciliter les échanges des données recueillies entre les pays disposant de moyens d'observation[8].
Modélisation et suivi du climat
[modifier | modifier le code]Les satellites d'observation de la Terre jouent un rôle central dans le suivi du changement climatique et la mise au point d'un modèle du climat de la Terre. Les données recueillies permettent d'analyser les variations climatiques à différentes échelles. Elles sont utilisées pour valider les modèles climatiques en les faisant tourner avec des données d'années antérieures et en comparant les résultats avec ce qui s'est réellement passé. Les données brutes sont conservées pour remplir ces objectifs (Fondamental Climate data record ou données de niveau 1). Les données calculées à partir des données brutes et considérées comme essentielles pour les travaux sur le climat (Essential Climate Variable ou ECV) sont également archivées : ce sont l'humidité et la température de surface, les flux radiatifs au sommet de l'atmosphère et à la surface, l'albédo de surface et plusieurs paramètres concernant les nuages (couverture nuageuse, épaisseur optique, altitude, pression et températures des sommets, etc.). Pour disposer de séries exploitables, il est nécessaire d'effectuer un étalonnage des valeurs fournies par les différentes générations d'instrument et de retraiter les données de manière à ce qu'elles traduisent de manière homogène les grandeurs géophysiques mesurées[12].
Gestion des ressources terrestres
[modifier | modifier le code]En ce qui concerne les récoltes les données recueillies par les satellites permettent de mesurer l'état du sol, les besoins en engrais ou en eau des cultures, leur degré de maturité. Ces informations permettent aux agriculteurs d'optimiser la date des semis, l'irrigation, l'apport en engrais. À une plus large échelle, les cartes réalisées permettent de mieux comprendre l'impact du changement climatique et des autres modifications de l'environnement naturel sur les cultures.
Surveillance de l'environnement
[modifier | modifier le code]Cartographie
[modifier | modifier le code]Avant le début de l'ère spatiale, les cartes étaient réalisées à partir de photos aériennes. Le satellite a en grande partie pris le relais car il présente l'avantage d'une part de fournir une couverture globale de vastes zones géographiques, y compris de régions difficiles d'accès, et d'autre part de permettre une surveillance continue des changements grâce au retour périodique au-dessus des mêmes zones géographiques. Du fait de l'altitude élevée du satellite, la résolution spatiale obtenue par ses instruments est a priori moins favorable (pour l'obtention de cartes très détaillées) que celle d'un équipement installé à bord d'un avion, mais les progrès techniques permettent d'obtenir des performances répondant aux besoins cartographiques (résolution allant jusqu'à quelques centimètres pour les instruments les plus sophistiqués). Les instruments de type radiomètre imageur multispectral permettent d'établir des cartes couvrant différentes thématiques (agriculture, géologie, infrastructure de transport, etc.).
Océanographie
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Les applications dans le domaine de l'océanographie se développent à compter des années 1980 : la mission Nimbus-7 (lancée en 1978) embarque pour la première fois un instrument mesurant la couleur de l'océan, Seasat (1978) et TOPEX/Poseidon (1992) embarquent des altimètres permettant de mesurer avec une grande précision le niveau des océans, puis QuikSCAT utilise un diffusomètre. Les satellites permettent d'obtenir rapidement et avec une fréquence d'actualisation élevée des mesures globales de la température de la surface des océans, de la vitesse et de la direction des vents, de la hauteur des vagues et de la houle, des concentrations de phytoplancton et de sédiments en suspension, et des variations de hauteur de la mer liées aux marées et aux courants. Ces données n'étaient jusque là disponibles qu'à travers des expéditions scientifiques longues et coûteuses. Les données obtenues permettent des études sur le long terme de l'élévation du niveau des mers et des variations de la température de surface[6].
Géodésie
[modifier | modifier le code]La géodésie, c'est à dire la science de la mesure de la forme de la surface de la Terre (figure de la Terre) et de son champ de gravité (géoïde), repose sur plusieurs techniques, dont certaines mettent en œuvre des satellites dédiés. Parmi ceux-ci figurent des satellites passifs équipés de rétroréflecteurs comme LAGEOS (1976, 1992) ou LARES (2012). Des stations terrestres utilisent des lasers pour émettre des impulsions lumineuses ultracourtes vers ces satellites et mesurent le temps de trajet mis par le signal pour revenir après avoir été réfléchi par le rétroréflecteur (par télémétrie laser sur satellites). Cette technique permet de mesurer l'orbite du satellite avec une précision millimétrique et d'en déduire les irrégularités du champ de gravité à partir des variations de sa trajectoire[13].
La gradiométrie gravimétrique est une technique qui consiste à mesurer les variations du champ de gravité terrestre entre deux points en utilisant un gradiomètre constitué d'accéléromètres d'une très grande précision. Le satellite européen GOCE, opérationnel entre 2009 et 2013, a mis en oeuvre cette technique en circulant sur une orbite particulièrement basse (250 km) pour accroître la précision des mesures effectuées[14].
Une troisième technique utilisée pour mesurer le champ de gravité terrestre consiste à placer plusieurs satellites sur une orbite identique à faible distance les uns des autres (de l'ordre de 200 km) et à mesurer les variations de cette distance pour en déduire les variations du champ de gravité et le cartographier. Cette technique a été mise en oeuvre par les satellites germano-américains GRACE (placé en orbite en 2002) et GRACE-FO (2018)[15],[16].
Prévention et suivi des catastrophes naturelles
[modifier | modifier le code]Les images prises par satellite permettent, en comparant celles prises avant et après une catastrophe naturelle (inondation, séisme, éruption volcanique, feu de forêt, pollution maritime, etc.), d'identifier rapidement les régions touchées et les voies de circulation encore opérationnelles, permettant ainsi d'optimiser la distribution et l'acheminement des secours. Les cartes réalisées sont transmises rapidement aux autorités chargées de la sécurité civile. Une charte internationale de l'espace pour la gestion des risques majeurs, signée notamment par le CNES (l'agence spatiale française), l'Agence spatiale européenne, la NOAA (chargée des satellites météorologiques américains), l'ISRO, l'agence spatiale chinoise et l'agence spatiale japonaise, normalise les processus d'échange des données produites par les satellites des agences spatiales. En fin de crise, les images produites peuvent également être utilisées pour contribuer à évaluer les dégâts[17].
Autres
[modifier | modifier le code]Caractéristiques par domaine d'application
[modifier | modifier le code]| Domaine | Sous-catégorie | Principales données recueillies | Type d'instrument principal | Autre caractéristique instrumentale | Orbite | Autre caractéristique | Exemples de mission |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Imagerie | Photo panchromatique | Caméra | Haute résolution spatiale | Orbite basse | SPOT-1, Worldview-1 | ||
| Météorologie | Sur une longitude fixe | Radiomètre imageur multispectral visible et infrarouge | orbite géostationnaire | Rafraichissement fréquent (quelques minutes) | MTG | ||
| Météorologie | Satellite défilant | Sondeur multispectral infrarouge Sondeur multispectral micro-ondes |
Données tridimensionnelles, rafraichissement biquotidien | Orbite héliosynchrone | MetOp-SG | ||
| Gestion des ressources terrestres | Orbite héliosynchrone | Landsat 1 | |||||
| Cartographie | Orbite basse | Cartosat | |||||
| Océanographie | Niveau des océans, couleur de l'océan | Altimètre, radiomètre, diffusomètre | Orbite basse | ENVISAT, Jason | |||
| Climatologie | idem météorologie | Orbite héliosynchrone | |||||
| Géodésie | Orbite très basse | GRACE | |||||
| Cartographie | Orbite basse | ||||||
| Surveillance de l'environnement | Orbite basse | ||||||
| Catastrophes naturelles | Orbite basse | ||||||
| Scientifique | En fonction des objectifs | En fonction des objectifs | CryoSat |
Inventaire des satellites d'observation de la Terre actifs début 2021
[modifier | modifier le code]La base de données de l'Union of Concerned Scientists (UCS) recensait fin avril 2021 971 satellites d'observation de la Terre en orbite en incluant les CubeSat et les satellites militaires. Ce chiffre est à rapprocher du nombre total de satellites en orbite en janvier de la même années (8 261 satellites), fourni par le Bureau des affaires spatiales des Nations unies (UNOOSA). Le nombre de satellites d'observation de la Terre a cru de 192 en à 684 en . Cette croissance s'explique par le succès rencontré par le format CubeSat, qui permet de disposer d'un satellite à très faible cout[18].
Les 971 satellites d'observation de la Terre relevaient de plusieurs catégories détaillées dans le tableau ci-dessous.
| Type | Nombre | dont CubeSat (environ) | Exemple | Remarque |
|---|---|---|---|---|
| Imagerie optique | 407 | Pléiades | Pléiades et un satellite à usage civil et militaire. | |
| Imagerie multispectrale/hyperspectrale | 38 | PRISMA | ||
| Imagerie infrarouge | 10 | SBIRS | SBIRS est un Satellite d'alerte avancée (militaire) | |
| Imagerie radar | 81 | Sentinel-1 | ||
| Scientifique | 75 | ADM-Aeolus | ||
| Météorologie | 159 | Metop | ||
| Écoute électronique | 93 | Magnum | Satellite militaire | |
| Vidéo | 10 | |||
| Automatic Identification System (AIS) | 17 | |||
| Autre | 81 | |||
| Toutes ces catégories hors les satellites AIS et scientifiques comprennent des satellites à usage civil et/ou militaire |
Environ 60 pays disposent en 2021 d'au moins un satellite d'observation de la Terre en orbite. Les principaux détenteurs de satellites sont par ordre décroissant les États-Unis (440 satellites), la Chine (216), le Japon (36), la Russie (35), L'inde (23), l'Agence spatiale européenne (20), l'Argentine (18)[18].
En 2021 environ 200 organisations contrôlent des satellites d'observation de la Terre. Les organisations contrôlant le plus de satellites gèrent des constellations de CubeSats : Planet Labs (197 satellites) et Spire Global (114 satellites). Les opérateurs gérant le plus de satellites sont ensuite le Ministère de la défense chinois (97 satellites), l'agence américaine de renseignement NRO (39 satellites), la société chinoise Chang Guang Satellite Technology (23 satellites), le Ministère de la défense russe (19 satellites), l'agence spatiale indienne (17 satellites), Satellogic (16 satellites), l'académie des sciences chinoise (15 satellites) et EUMETSAT (12 satellites)[18].
Les satellites d'observation de la Terre circulent principalement en orbite basse : en 2021, 912 satellites (93,92 %) étaient placés sur cette orbite contre 44 en orbite géostationnaire, 14 sur une orbite elliptique et 1 sur une orbite moyenne[18].
Chronologie des principales missions d'observation de la Terre (1957-2007)
[modifier | modifier le code]| Année(s) | Pays | Satellite | Première |
|---|---|---|---|
| 1959 | États-Unis | Explorer 6 | Première photo de la Terre |
| 1960 | États-Unis | Tiros 1 | Premier satellite météorologique |
| 1960 | États-Unis | Discoverer 14 | Première récupération d'image prise sur un film photographique |
| 1962 | Union soviétique | Cosmos 4 | Premier satellite d'observation militaire soviétique. |
| 1964 | États-Unis | Nimbus 1 | Premier satellite de recherche météorologique |
| 1965 | États-Unis | GEOS-1 | Premier satellite géodésique |
| 1966 | États-Unis | ESSA-1 | Premier satellite météorologique opérationnel |
| 1966 | France | Diapason | premier satellite géodésique français |
| 1967 | Union Soviétique | Cosmos 144 | Premier satellite météorologique soviétique |
| 1972 | États-Unis | Landsat-1 | Premier satellite d'observation de la Terre civil |
| 1974 | États-Unis | SMS-1 | Premier satellite météorologique géostationnaire |
| 1975 | Union Soviétique | Cosmos 771 | Premier satellite soviétique de gestion des ressources Terrestres |
| 1975 | France | Starlette | Premier satellite français équipé d'un rétroréflecteur laser. |
| 1977 | Europe | Meteosat-1 | Premier satellite météorologique géostationnaire européen. |
| 1977 | Japon | GMS-1 | Premier satellite météorologique géostationnaire japonais. |
| 1978 | États-Unis | Seasat | Premier satellite utilisant un radar pour réaliser des images de la Terre. Premier satellite océanographique (expérimental) mesurant l'état de la surface de la mer. |
| 1978 | États-Unis | Nimbus-7 | Premier satellite océanographique (expérimental) mesurant la couleur de l'océan. |
| 1979 | États-Unis | SAGE I | Premier instrument consacré à la pollution atmosphérique |
| 1979 | Inde | Bhaskara 1 | Premier satellite d'observation de la Terre de l'Inde. |
| 1982 | Inde | Insat 1A | Premier satellite météorologique géostationnaire de l'Inde. |
| 1986 | France | Spot-1 | Premier satellite d'observation de la Terre français. |
| 1987 | Union soviétique | Cosmos 1870 | Premier satellite d'observation de la Terre radar soviétique. |
| 1987 | Japon | MOS-1A | Premier satellite d'observation de la Terre japonais. |
| 1988 | Israël | Ofeq 1 | Premier satellite d'observation de la Terre israëlien. |
| 1988 | Chine | Feng Yun 1A | Premier satellite météorologique chinois. |
| 1991 | États-Unis | UARS | Premier satellite de grande taille dédié à l'étude de l'atmosphère. |
| 1991 | Europe | ERS-1 | Premier satellite d'observation de la Terre radar de l'Agence spatiale européenne. |
| 1992 | France/États-Unis | TOPEX/Poseidon | Premier satellite océanographique opérationnel. |
| 1994 | Russie | Elektro-1 | Premier satellite météorologique géostationnaire russe |
| 1995 | Canada | Radarsat 1 | Premier satellite d'observation radar canadien. |
| 1995 | Ukraine | Sich 1 | Premier satellite océanographique ukrainien |
| 1996 | États-Unis | TOMS-EP | Premier satellite dédié à la surveillance de la couche d'ozone |
| 1997 | Chine | Feng Yun 2A | Premier satellite météorologique géostationnaire chinois |
| 1999 | États-Unis | Ikonos 1 | Premier satellite d'observation de la Terre commercial américain. |
| 1999 | Inde | Oceansat 1 | Premier satellite océanographique indien |
| 1999 | Chine/Brésil | CBERS-1 | Satellite d'observation de la Terre |
| 1999 | Corée du Sud | Arirang 1 | Premier satellite d'observation de la Terre de la Corée du Sud. |
| 2001 | Europe | Proba-1 | Satellite d'observation de la Terre miniaturisé |
| 2001 | France/Etats-Unis | Jason 1 | Satellite océanographique |
| 2002 | Chine | HaiYang 1A | Premier satellite océanographique chinois |
| 2002 | Europe | Envisat | Satellite d'étude de l'environnement de grande taille |
| 2002 | Europe | MSG-1 | Satellite météorologique géostationnaire de deuxième génération |
| 2004 | Taïwan | RoCSat 2 | Premier satellite de télédétection taïwanais |
| 2006 | Chine | Yaogan 1 | Premier satellite d'observation radar chinois |
| 2006 | France/États-Unis | Calipso | Satellite d'observation de l'atmosphère |
| 2006 | Europe | MetOp 1 | Premier satellite météorologique européen en orbite héliosynchrone |
| 2007 | Italie | Cosmo-SkyMed 1 | Premier satellite d'observation radar italien |
| 2007 | Allemagne | TerraSAR-X | Premier satellite d'observation radar allemand |
Notes et références
[modifier | modifier le code]Notes
[modifier | modifier le code]- ↑ Parmi les autres grands domaines d'applications non scientifiques figurent notamment les télécommunications, la navigation et, en ce qui concerne les satellites à des fins scientifiques, les télescopes spatiaux et les sondes d'exploration du système solaire.
Références
[modifier | modifier le code]- L'espace nouveau territoire : Atlas des satellites et des politiques, p. 219-220
- ↑ CNES et CILF, Dictionnaire de spatiologie, Conseil international de la langue française, , 435 p. (ISBN 978-2-85319-290-3), p. 231.
- ↑ (en) « History of Earth observation », sur ESA Eduspace, Agence spatiale européenne (consulté le )
- ↑ Earth Observation History, p. 4-5
- ↑ (en) Elizabeth Pennisi, « Meet the Landsat pioneer who fought to revolutionize Earth observation - The “mother” of the groundbreaking U.S. satellite series reflects on its 50th anniversary », sur Science.org, .
- (en) Andrez J. Tatem, Scott J. Goetz et Simon I. Hay, « Fifty Years of Earth-observation Satellites », American Scientist, vol. 96, no 5, , p. 390 (lire en ligne).
- Michel Capderou, « Les orbites des satellites météorologiques », La Météorologie, vol. 97, , p. 94-101 (DOI 10.4267/2042/62172).
- Didier Renaut, « Les satellites météorologiques », La Météorologie, no 45, , p. 33-37 (DOI 10.4267/2042/36042).
- Didier Renaut, « Glossaire des instruments spatiaux », La Météorologie, vol. 97, , p. 106-110 (DOI 10.4267/2042/62174).
- ↑ Abderrahim Bentamy et Jean-François Piollé, « Observation des vents de surface sur les océans au moyen de mesures diffusométriques », Télédétection, Contemporary Publishing International, vol. 4, no 2, , p. 125–137 (lire en ligne [PDF], consulté le ).
- ↑ (en) « MetOp (Meteorological Operational Satellite Program of Europe) - GRAS (GNSS Receiver for Atmospheric Sounding) », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le ).
- ↑ Benoît Thomé, « L’utilisation des satellites pour la météorologie » [PDF], sur EO Portal, Agence spatiale européenne, .
- ↑ (en) Krzysztof Sosnica, Determination of Precise Satellite Orbits and Geodetic Parameters using Satellite Laser Ranging, Bern, Astronomical Institute, University of Bern, Switzerland, (ISBN 978-8393889808), p. 6.
- ↑ (en) « GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le ).
- ↑ (en) « GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le ).
- ↑ (en) « GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment - Follow-On) », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le ).
- ↑ Imagerie spatiale : des principes d'acquisition au traitement des images optiques pour l'observation de la Terre, p. 31.
- (en) Andy, « How many Earth observation satellites are orbiting the planet in 2021? », sur pixalytics.com, .
- ↑ (en) « 50 years of Earth Observation », sur Agence spatiale européenne (consulté le )
Voir aussi
[modifier | modifier le code]Bibliographie
[modifier | modifier le code]- Francisco Eugenio González, JavierMarcello Ruiz et Ferran Marqués Acosta, Manuel de télédétection spatiale TLECAN, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, , 337 p. (ISBN 978-0-387-98190-1, lire en ligne) — Manuel rédigé avec l'appui de l'Union Européenne
- Philippe Lier, Christophe Valorge et Xavier Briottet, Collectif CNES ONERA, Imagerie spatiale : des principes d'acquisition au traitement des images optiques pour l'observation de la Terre, Éditions Cépaduès, , 489 p. (ISBN 978-2-854-28844-5, présentation en ligne)
- (en) EO Portal, Earth Observation History, EO Portal, , 1308 p. (lire en ligne [PDF]).
- Fernand Verger, Raymond Ghirardi, I Sourbès-Verger et X. Pasco, L'espace nouveau territoire : Atlas des satellites et des politiques, Belin, , 383 p. (ISBN 978-2701131948, présentation en ligne)
- Cledat E., Hangouët J.F., Le Bris A., Poupée M., Gressin A., Cannelle B., Daniel S., arouche C.L., Simonetto E. et Seguin M., « Lexique de la photogrammétrie », Revue française de photogrammétrie et de télédétection, Société française de photogrammétrie et de télédétection, vol. 227, no 1, , p. 1-50 (DOI 10.52638/rfpt.2024.727).
Glossaires
- Didier Renaut, « Glossaire des instruments spatiaux », La Météorologie, vol. 97, , p. 106-110 (DOI 10.4267/2042/62174, lire en ligne).
- Philippe Dubuisson, « Glossaire des grandeurs radiatives », La Météorologie, vol. 97, , p. 102-105 (DOI 10.4267/2042/62173).
- Michel Capderou, « Les orbites des satellites météorologiques », La Météorologie, vol. 97, , p. 94-101 (DOI 10.4267/2042/62172).
Articles connexes
[modifier | modifier le code]- Applications des satellites
- Imagerie spatiale
- Orbite héliosynchrone
- Satellite météorologique, satellite de reconnaissance, satellite d'alerte précoce, catégorie de satellites d'observation de la Terre
- Satellite de reconnaissance, satellite d'observation de la Terre à des fins militaires
- Satellite de télédétection, satellite effectuant des observations de sa cible à distance (par opposition à une observation in situ)
Liens externes
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- Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :
- (en) Liste et détail des missions spatiales d'observation de la Terre
