En raison du lancement à bord de la fusée Vega de vendredi, Le Simba CubeSat de l'ESA est une petite mission avec une grande ambition :mesurer l'un des moteurs fondamentaux du changement climatique d'une nouvelle manière. Le nanosatellite de 30 cm de long passera de la Terre à l'espace puis au soleil et vice-versa, pour calculer le bilan énergétique global de notre planète.

Les CubeSats sont des satellites miniatures construits à partir de boîtiers standardisés de 10 cm. Simba, L'abréviation de « déséquilibre soleil-Terre » est un CubeSat « 3 unités », développé pour l'ESA par un consortium dirigé par l'Institut royal météorologique (IRM) de Belgique avec l'Université de Louvain et ISIS-Innovative Solutions in Space aux Pays-Bas.

"C'est le genre d'instrument scientifique que nous placerions autrement sur une plate-forme satellite pleine grandeur, " explique Stijn Nevens, Simba chercheur principal à RMI.

"Mais si nous pouvons faire en sorte que cela fonctionne sur un plus petit, CubeSat moins cher, alors nous pourrons peut-être construire et piloter plusieurs versions de cet instrument à l'avenir, couvrir la planète entière pour le coût équivalent d'une seule mission traditionnelle. C'est important parce que la variable que nous visons à mesurer est cruciale.

"L'origine principale du changement climatique est qu'une quantité croissante de chaleur du soleil est retenue dans le système atmosphérique. Pour quantifier cela directement, nous devons mesurer la quantité d'énergie solaire que la Terre reçoit - nous appelons cela l'irradiance solaire totale - puis combien de cela est reflété par la surface et l'atmosphère de la Terre, ou être rayonné sous forme d'énergie thermique de plus longue longueur d'onde.

"En soustrayant le second du premier, nous nous retrouvons avec un chiffre pour le bilan radiatif de la Terre - la quantité d'énergie que notre planète retient plutôt que de la refléter ou de la rayonner.

"Nous avons déjà une classe d'instruments pour mesurer l'énergie irradiée, appelés radiomètres, qui la convertissent en énergie électrique à des fins de mesure. Des radiomètres orientés vers le bas volent par exemple sur les satellites européens Meteosat en orbite géostationnaire, ainsi que la famille américaine d'instruments CERES en orbite basse. Ensuite, il y a des radiomètres orientés vers le soleil sur des satellites comme SOHO et Proba-2.

"Mais alors que leurs résultats ont une précision relative élevée, ils nécessitent de nombreuses modélisations supplémentaires pour prendre en compte des facteurs tels que les différences diurnes et les variations de surface. Ils viennent donc avec une grande marge d'erreur, tandis que les instruments eux-mêmes possèdent des biais inhérents. Pour une modélisation plus précise du changement climatique, nous devons faire mieux. »

Prendre soin de notre planète

L'idée avec Simba est d'atteindre une précision absolue plus élevée en utilisant le même instrument pour la toute première fois pour mesurer l'irradiance du soleil et de la Terre. Le CubeSat passera de notre planète à l'espace lointain - à des fins d'étalonnage - puis à notre étoile mère.

"Nous utilisons un haut débit, instrument de champ de vision sauvage, ce qui signifie que nous mesurons le flux sortant total de la Terre entière, " ajoute le Dr Nevens. " Simba est basé sur un radiomètre à cavité, qui est essentiellement un espace interne de l'autre côté d'un très petit trou, entièrement peint en noir. Nous mesurons comment cette cavité se réchauffe.

"Imaginez une maison avec chauffage central que vous souhaitez garder au chaud. Un jour d'été, vous n'avez pas à faire de chauffage, mais un jour d'hiver, vous perdrez beaucoup de chaleur et devrez la réchauffer activement. Nous allons donc mesurer la quantité d'énergie supplémentaire dont nous avons besoin pour maintenir une température fixe.

"Pour obtenir notre base de référence, nous commencerons la mission en regardant la Terre pendant longtemps, pour voir à quelle température il se stabilise. Ensuite, nous pivoterons vers l'espace lointain, à quelques degrés du zéro absolu, pour apprendre le niveau maximum de chaleur que nous devons appliquer pour le maintenir là. Alors nous nous tournerons vers le soleil à notre tour, mesurer la quantité de rayonnement entrant."

Simba est équipé d'un «système de détermination et de contrôle d'attitude» spécialement développé pour CubeSat ou ADCS en abrégé, contribué par l'Université de Louvain. Cela comprend une caméra expérimentale de suivi des étoiles pour fixer sa position par rapport aux constellations d'étoiles dans le ciel et des « roues de réaction » dont la vitesse de rotation changeante fait que le nanosatellite change d'attitude en réaction.

Le Dr Nevens ajoute :« Cet ADCS donnera à Simba une précision de pointage de 0,1 degré, ce qui améliore également l'exactitude globale de nos données. Nous atteindrons la traçabilité, être capable de savoir précisément où et à quel moment nous regardons."

Simba a été soutenu par la Politique scientifique fédérale à travers l'élément « Fly » du programme général de soutien technologique de l'ESA, préparer des technologies prometteuses pour l'espace. Il sera lancé avec des dizaines d'autres CubeSats et petits satellites à bord du vol inaugural du service de mission Vega Small Spacecraft de l'ESA ce vendredi tôt le matin.

Suivez le lancement sur ESA Web TV à partir de 03h15 CEST, avec décollage prévu à 03:51 CEST (01:51 UTC, 10h51 le jeudi soir (heure de Guyane).