Cette affûtée panchromatique, L'image en couleurs naturelles de Boston a été générée à partir de données collectées le 23 avril Scan de 2001 par l'imageur terrestre avancé de Earth-Observing-1. Crédit :NASA
Après plus de 16 ans d'activité, Le vaisseau spatial Earth Observing-1 (EO-1) de la NASA a été mis hors service le 30 mars. Le satellite EO-1 faisait partie du programme New Millennium de la NASA pour valider de nouvelles technologies susceptibles de réduire les coûts et d'améliorer les capacités des futures missions spatiales. À bord de l'EO-1 se trouvait l'instrument Advanced Land Imager (ALI) développé par le MIT Lincoln Laboratory comme alternative au capteur d'imagerie terrestre utilisé par le programme d'observation de la Terre Landsat.
« Depuis sa création, ALI était destiné à démontrer de nouvelles technologies qui perpétueraient l'héritage de plus de 30 ans de Landsat en matière de surveillance continue des terres tout en offrant une taille substantielle, poids, Puissance, et des réductions de coûts, " dit Jeffrey Mendenhall, leader actuel du groupe Advanced Imager Technology du Lincoln Laboratory et membre de l'équipe de développement ALI. "Trente équipes internationales de sciences de la Terre ont évalué une variété de données ALI, par exemple, données pour l'agriculture, sylviculture, développement urbain, climat, volcanologie, glaciologie, géologie, gestion de l'eau — recueillies au cours de la première année de fonctionnement pour évaluer les performances de l'instrument par rapport aux attentes du programme Landsat. La conclusion ultime était que l'ALI s'est réunie, ou dans de nombreux cas, a dépassé les performances de l'instrument Landsat 7."
ALI a non seulement atteint une résolution et une qualité d'image supérieures, il présentait également une plus grande sensibilité et plage dynamique, et réalisé une plus grande précision radiométrique. De plus, par rapport à l'imageur Landsat, ALI n'était qu'environ les trois quarts aussi lourd, occupait les deux tiers de l'espace, consommé un cinquième de la puissance, et coûte beaucoup moins cher à construire.
Le satellite EO-1 a été lancé le 21 novembre 2000 de Vandenberg Air Force Base en Californie sur une mission prévue d'un an pour collecter 2, 000 images de la Terre. Le vaisseau spatial a été conçu pour fonctionner pendant une autre année et a transporté suffisamment de carburant pendant cinq autres années. Cependant, EO-1 s'est avéré être un bourreau de travail. Nasa, en collaboration avec le US Geological Survey, Bureau national de reconnaissance, Laboratoire de recherche navale, et la National Oceanic and Atmospheric Administration, exploité EO-1 pendant plus de 15 ans au-delà de la durée de vie prévue de sa mission.
ALI a collecté plus de 90, 000 images, dont beaucoup étaient révolutionnaires, comme la première cartographie d'une coulée de lave depuis l'espace et le premier suivi de la repousse d'une forêt amazonienne vue depuis l'espace. Au cours de sa vie, ALI a capturé de nombreuses scènes dramatiques - des représentations des dépôts de cendres laissés par les attentats du World Trade Center en 2001, inondations causées par l'ouragan Katrina en 2005, et l'éruption du volcan Momotombo en décembre 2015 au Nicaragua, pour n'en nommer que quelques-uns.
Dans cette partie d'un 21 juillet, Scan 2002 de la Nouvelle-Orléans, l'image a été traitée en couleur pour refléter les données collectées à partir de plusieurs bandes, y compris infrarouge, qui apparaît comme le rouge vif. Crédit :NASA
Le rôle du laboratoire Lincoln
L'implication du Lincoln Laboratory dans la mission EO-1 a commencé en janvier 1994. La NASA a demandé au laboratoire de mener une étude pour enquêter sur le développement rapide d'une mission d'imagerie terrestre peu coûteuse qui pourrait combler le vide dans la collecte de données créé lorsque le vaisseau spatial Landsat 6 n'a pas réussi à lancement. Les recommandations de cette enquête n'ont pas été mises en œuvre immédiatement, mais les résultats de l'étude ont informé la conception ultérieure du capteur EO-1 et le concept de mission. Au printemps 1994, Le laboratoire Lincoln a commencé à travailler avec le Goddard Space Flight Center de la NASA pour concevoir une suite à la mission d'imagerie terrestre Landsat. Poursuite de la collaboration en 1995 avec le New Millennium Program et SSG, Inc. a mené à la conception d'ALI.
Le développement de l'ALI a été un travail rigoureux, programme de développement chronophage, fabrication, étalonnage du système, et des tests en amont. « L'un des efforts les plus importants du Lincoln Lab a été la refonte optomécanique de la structure du télescope à l'aide de trois pièces d'Invar. L'intention initiale d'un fournisseur extérieur était d'utiliser une conception entièrement en carbure de silicium qui, selon nous, ne pouvait pas être mise en œuvre. En très peu de temps. , pour ne pas compromettre un emploi du temps très exigeant, Vin Cerrati et Keith Doyle du [alors] Optical Systems Engineering Group ont repensé et analysé la structure pour prendre en charge efficacement l'optique et le plan focal, " rappelle Steven Forman de la division Ingénierie du laboratoire, qui a fourni un soutien à la fabrication à l'équipe principale de R&D de la division aérospatiale.
Le Lincoln Laboratory a livré l'ALI à la NASA en 1999, et le système a été intégré sur le satellite EO-1 de Swales Aerospace. Cinq jours après le lancement d'EO-1 en 2000, ALI a capturé ses premières images de terre. Ces images montraient des détails remarquables de Sutton, Alaska, une petite ville coincée dans une vallée sombre. Plus tard ce jour-là, 25 novembre, ALI a collecté des images de l'Antarctique oriental, l'île Marshallaise de Roi-Namur, et le centre-nord de l'Australie.
L'impact de l'ALI
L'un des objectifs de la démonstration ALI était d'évaluer son imagerie par rapport à celle de l'instrument Landsat 7. Ainsi, EO-1 a été mis en orbite pour suivre Landsat 7 d'une minute alors qu'il effectuait 14 orbites chaque jour et répétait les collectes tous les 16 jours. La comparaison des performances ALI et Landsat sur l'imagerie des mêmes régions pratiquement aux mêmes moments a confirmé que le nouvel imageur pouvait imager la Terre au même niveau de détail (30 mètres par pixel) que le capteur Landsat ; cependant, L'ensemble de capteurs d'ALI a permis une plus grande netteté, des images de type photo une fois les données traitées à la station au sol.
L'image en bande panchromatique de la ville de Sutton, Alaska, a été l'une des premières images réalisées à partir des données ALI lors de son scan inaugural le 25 novembre, 2000. Crédit :NASA
La combinaison des choix de conception d'ALI a abouti à un système innovant. "L'Advanced Land Imager a utilisé une nouvelle architecture qui a éliminé le miroir de balayage Landsat et mis en œuvre de nouvelles technologies, comme grand, réseaux de plans focaux modulaires et optiques à grand champ de vision, " dit William Brown, chef de la division aérospatiale au moment du développement d'ALI.
Pour réduire le diamètre optique du capteur, et donc son poids, les chercheurs du laboratoire ont augmenté le nombre de détecteurs dans le réseau plan focal. Ce choix a permis une approche « push-broom » pour balayer chaque jour une large bande de la Terre. Le système Landsat avait utilisé un capteur qui collectait des données en mode "balai-fouet", c'est à dire., en utilisant une seule caméra qui se concentre sur une section étroite d'une scène. Un tel capteur de balai fouet est lourd et coûteux, nécessitant de grandes pièces mobiles difficiles à stabiliser. "En construisant un plan focal qui pourrait être utilisé comme" balai-poussoir "pour collecter les données pendant que le satellite vole le long de la piste au sol, l'équipe ALI a démontré que les données nécessaires pouvaient être acquises avec un instrument qui n'avait aucune pièce mobile. Il s'agissait d'une avancée technologique révolutionnaire, " dit Grant Stokes, chef de la division Systèmes et technologies spatiaux du laboratoire.
En outre, ALI a utilisé des détecteurs fabriqués à partir de différents matériaux pour permettre l'utilisation de plusieurs bandes spectrales pour une imagerie complète des objets et de la topographie, et le système de données au sol a été automatisé pour permettre à un opérateur d'acquérir et de traiter rapidement les données ALI.
« La compréhension unique du laboratoire de la technologie des capteurs et des besoins de la mission a permis de développer une technologie révolutionnaire pour le programme Landsat. EO-1 a démontré une technologie en orbite qui a été transférée à l'industrie pour permettre à Landsat 8, " dit Stokes. L'instrument Landsat 8, l'imageur terrestre opérationnel, est basé sur la conception ALI et est en orbite depuis 2013, collecter des données précieuses sur les surfaces de la Terre dans le visible, proche infrarouge, et les bandes infrarouges à ondes courtes.
Adieu
Lorsque, le 30 mars, L'opération de l'EO-1 est terminée, La NASA avait arrêté le satellite en épuisant son carburant, arrêt de toutes les pièces mobiles, décharger la batterie, et éteindre l'émetteur. L'orbite d'EO-1 se dégradera lentement et, en 39 ans environ, EO-1 rentrera dans l'atmosphère terrestre, où on s'attend à ce qu'il se fragmente puis brûle.
EO-1 a fait un excellent parcours. Il a changé la façon dont les mesures spectrales sont effectuées et utilisées par la communauté scientifique, selon Betsy Middleton, Scientifique du projet EO-1 au Goddard Space Flight Center de la NASA. EO-1 a également validé de nouveaux concepts et systèmes pour des missions scientifiques, et nous a offert intriguant, vues spectaculaires de la Terre.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.
