Quand l'astronaute américain Alfred Worden, qui était le pilote du module de commande de la mission lunaire Apollo 15 en 1971, on lui a demandé ce qu'il ressentait à ce moment-là, il a répondu:"Maintenant je sais pourquoi je suis ici. Pas pour regarder de plus près la lune, mais pour regarder en arrière chez nous, La terre."

Ces mots ont un parallèle intéressant avec les travaux menés aujourd'hui, alors que les scientifiques se tournent vers la Lune pour mieux comprendre la météo et le climat sur Terre.

Besoin de précision

EUMETSAT exploite une flotte de satellites de surveillance météorologique et climatique et traite et diffuse les données et les produits des instruments qu'ils transportent aux utilisateurs tels que les services météorologiques nationaux de ses États membres, chercheurs et aux utilisateurs du programme environnemental phare de l'UE, Copernic.

Ces utilisateurs ont besoin de données très précises.

Le scientifique d'EUMETSAT en télédétection en charge de l'étalonnage des bandes visible et proche infrarouge, le Dr Sébastien Wagner a déclaré que, dans le cas du suivi et de la détection des signatures du changement climatique, de petits signaux radiométriques peuvent avoir de grandes implications politiques. Dans ce but, il est crucial que les instruments des satellites soient calibrés avec une grande précision, idéalement à quelques dixièmes de pour cent près.

À mesure que les instruments embarqués des satellites se dégradent avec le temps, les changements réels à la surface de la Terre doivent être distingués des changements dans la réponse d'un capteur, dit Wagner.

Pourquoi utiliser la Lune comme cible d'étalonnage ?

Des caractéristiques telles que le manque d'atmosphère de la Lune et la stabilité de la surface lunaire lui confèrent un certain nombre d'avantages par rapport à l'utilisation de sites sur Terre pour étalonner des instruments dans l'espace.

« La Lune est une cible extrêmement stable et dont on peut vraiment prédire son illumination, " a déclaré Wagner. " Vous pouvez modéliser le signal qui viendra de la Lune et cela vous donne la possibilité de surveiller la façon dont vos instruments se dégradent avec le temps. "

Les changements de luminosité de la Lune sont périodiques et prévisibles, et il peut également être observé depuis n'importe quelle orbite terrestre, bien que certaines manœuvres puissent être nécessaires pour les satellites en orbite basse.

Cependant, d'utiliser la Lune comme cible d'étalonnage, un modèle est nécessaire pour prédire sa luminosité dans toutes les conditions d'observation.

La référence d'étalonnage lunaire

Pour développer un tel modèle, observations continues du cycle lunaire, dans des conditions d'observation claires, et la possibilité de contrôler dans le temps la calibration des télescopes réalisant les observations, sont nécessaires.

Le United States Geological Survey (USGS) a développé le Robotic Lunar Observatory pour soutenir les missions d'observation de la Terre de la NASA, en utilisant deux télescopes avec 32 bandes spectrales au total sur une période d'environ huit ans. Ce modèle USGS ROLO est la norme actuelle pour l'étalonnage lunaire.

Faire un pas de plus vers l'utilisation d'une référence d'étalonnage lunaire commune et convenue basée sur le modèle USGS ROLO a été un effort international.

En décembre 2014, EUMETSAT a organisé un atelier impliquant 14 agences d'Europe, l'Amérique et l'Asie à travailler à la mise en œuvre commune du modèle (la mise en œuvre GSICS du modèle ROLO, ou GIRO), partager l'expertise, fournir une version validée et traçable du modèle et, pour la première fois, générer un jeu de données de référence pour la validation et les comparaisons, l'ensemble de données d'observation lunaire (GLOD) du Global Space-Based Inter-Calibration System (GSICS).

Données d'au moins 30 instruments européens, Des satellites américains et asiatiques ont été fournis pour l'ensemble de données. Il s'agit notamment des imageurs, tels que le Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) d'EUMETSAT, qui fournit des données cruciales pour les modèles de prévision immédiate d'événements météorologiques violents, et des instruments mesurant la couleur des océans et les aérosols, entre autres.

Bien qu'EUMETSAT ait joué un rôle majeur dans le projet, le faire avancer et développer le code source du logiciel GIRO et collecter les ensembles de données pour le GLOD, le travail a été un effort d'équipe véritablement international, dit Wagner.

Ensemble, ils ont développé le GIRO, une référence internationale convenue pour l'étalonnage lunaire, traçable au modèle USGS ROLO.

Les avantages en pratique

Wagner a déclaré que l'un des principaux avantages de cette approche internationale était le partage des données et la compréhension des problèmes liés à l'étalonnage lunaire. Avec tous les partenaires ayant une référence convenue, le niveau d'incertitude par rapport aux données peut être réduit à des niveaux très bas.

En mars 2017, une étape majeure du projet a été franchie lorsqu'EUMETSAT a mis le code source du GIRO et du GLOD à la disposition de ses partenaires internationaux.

L'analyse des ensembles de données d'observation résultants sera utilisée pour améliorer le modèle d'irradiance lunaire. Cela sera discuté lors d'un atelier de suivi qui se tiendra à Xi'an, La Chine en novembre 2017, qui vise à répondre aux besoins d'étalonnage de plus en plus complexes de la prochaine génération d'instruments satellitaires.