Deux satellites lancés pour observer l’atmosphère

Le 26 juillet 2025, la fusée Vega-C a mis sur orbite le satellite MicroCarb depuis la base de Kourou. Le 12 août, ce fut au tour d’Ariane 6 de satelliser Metop-SG. A leur bord, plusieurs instruments vont scruter l’atmosphère terrestre et sa composition, mais avec des objectifs scientifiques distincts.

IASI-NG : scruter les détails de l’atmosphère

Metop-SG embarque l’instrument IASI-NG (interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge nouvelle génération). Il observera le rayonnement émis par l’atmosphère de la Terre et en analysera les différentes longueurs d’ondes (le spectre) dans le domaine infrarouge, puis il en déduira les variables essentielles pour comprendre le climat terrestre : la température, l’humidité, la formation des nuages, les aérosols, les gaz à effet de serre, etc. L’ensemble du globe sera scanné deux fois par jours.

« La force de cette mission est de répondre aux besoins de trois domaines : la prévision météo, la chimie de l’atmosphère et l’étude du climat » explique Cyril Crevoisier, directeur de recherche CNRS au LMD et responsable scientifique de la mission IASI-NG. 

Grâce à un système ingénieux (un interféromètre de Mertz), cet instrument pourra collecter plus de lumière – et donc fournir des mesures plus précises– que son prédécesseur IASI, présents à bord de trois satellites météo lancés entre 2006 et 2018. IASI-NG, à 800 km d’altitude, pourra par exemple détecter des variations de 0,1° C de l’atmosphère et assurer la continuité sur plusieurs dizaines d’années de l’étude de l’atmosphère. Un enjeu critique à l’heure du changement climatique.

« IASI est actuellement le premier contributeur à la fiabilité des prévisions météo, et sert également de référence mondiale pour les autres instruments du même type » précise Cyril Crevoisier. L’objectif est que IASI-NG prenne la relève. Après ce premier lancement, deux autres modèles de l’instrument seront envoyés dans l’espace en 2032 et 2039.

MicroCarb : Focus sur le CO2

La mission MicroCarb est également conçue pour mesurer des spectres de l’atmosphère, mais avec un système différent de IASI-NG (un spectromètre à réseau plutôt qu’un interféromètre et des longueurs d’ondes plus courtes, dans l’infrarouge). Surtout, MicroCarb se concentre sur un gaz en particulier : le dioxyde de carbone (CO2). Le CO2 est le principal gaz à effet de serre. Son émission par les activités humaines est responsable du changement climatique. 

Mais il y a également un cycle naturel du carbone, notamment via la végétation. Le premier objectif de MicroCarb est de quantifier le plus précisément possible cette part naturelle. Le second objectif est de se focaliser sur une région précise, par exemple une ville. « L’instrument pourra prendre des images de 13 kilomètres par 40 avec des pixels d’environ 2 kilomètres, chaque pixel représentant un spectre » détaille Laure Corazza, doctorante au LMD. MicroCarb est un des premiers satellites à prendre ce type d’images spectrales (avec GoSat GW lancé par l’agence spatiale japonaise en juin 2025). Ces images permettront de cartographier des émissions des activités humaines. 

Revers de la médaille : le volume de données fourni par ces missions augmente très fortement par rapport aux précédentes. Dans son travail de thèse au LMD, Laure Corazza met justement au point de nouvelles méthodes de traitement de ces données, en particulier grâce à des réseaux de neurones (une des techniques d’intelligence artificielle). « Un des plus grands défis consiste à traiter une image en moins d’une seconde tout en ayant la meilleure précision possible sur la mesure » souligne la chercheuse. 

MicroCarb constitue aussi une préparation à la mission européenne CO2M, prévue pour être lancée en 2028 et pour laquelle les algorithmes développés au LMD serviront aussi.

Avant de commencer leurs observations, les deux satellites connaissent une phase de déploiement puis de validation lors de laquelle les scientifiques vérifient notamment que les données correspondent bien aux attentes. Elles seront comparées avec des données obtenue par exemple avec des ballons atmosphériques et passées par un code numérique permettant de calculer ce que devrait observer les satellites. Le LMD est aussi impliqué dans cette phase, en particulier via ce code numérique (dit de transfert radiatif), reconnu comme référence dans le domaine de l’étude de l’atmosphère.

*LMD : une unité mixte de recherche CNRS, ENS-PSL, Sorbonne Université, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France