PICASSO CubeSat en orbite. La mission miniature PICASSO utilisera le filtrage de la lumière solaire par l'atmosphère terrestre pour vérifier la santé de notre couche d'ozone protectrice. Crédit :Dr Johan De Keyser @ BIRA-IASB
Il y a toujours un lever et un coucher de soleil quelque part sur notre planète. Bientôt, le plus récent CubeSat de l'ESA, qui vole à bord du lanceur européen Vega ce vendredi, assurera la surveillance. La mission miniature PICASSO utilisera le filtrage de la lumière solaire par l'atmosphère terrestre pour vérifier la santé de notre couche d'ozone protectrice.
Les CubeSats sont des satellites miniatures construits à partir de boîtiers standardisés de 10 cm. Le PICo-satellite pour les observations atmosphériques et spatiales, ou PICASSO, développé pour l'ESA par l'Institut belge d'aéronomie spatiale (IBSA), est un CubeSat « 3 unités » avec deux charges utiles scientifiques. Il abrite un spectromètre à découpage pour la surveillance de l'atmosphère, ainsi que des sondes d'échantillonnage (appelées 'SLP') pour mesurer le plasma spatial autour du nanosatellite.
« PICASSO est une expérimentation, essentiellement, " explique le scientifique du projet Didier Fussen, à la tête du département Rayonnement solaire de BISA. « Un instrument fournissant des mesures scientifiques valables de la couche d'ozone peut-il qui est un paramètre vital pour la santé de la vie sur Terre, être logé sur une plate-forme de la taille d'une boîte à chaussures ?
"La réponse s'avère être oui. Pour y parvenir, nous avons travaillé avec nos partenaires AAC Clyde Space en Écosse qui ont construit notre CubeSat, et VTT Finland qui nous a fourni un spectromètre convenablement réduit.
« Pendant ce temps, les collègues de BISA ont fourni un quatuor de sondes Langmuir maison pour profiter de cette opportunité de vol. S'étendant des panneaux solaires du nanosatellite, ces sondes 'SLP' échantillonneront les variations du plasma spatial sur l'orbite de PICASSO, ouvrant une nouvelle fenêtre sur la météo spatiale.
« Les autres éléments essentiels permettant la mission ont été le soutien financier de BELSPO, la Politique scientifique belge, l'Agence spatiale britannique et la Loterie nationale belge, ainsi que l'appui technique de l'ESA :les CubeSats sont de petite taille, et utilisez des pièces du commerce pour augmenter l'abordabilité, mais à des fins scientifiques, leur complexité globale commence à se rapprocher de celle d'une mission de taille standard."
PICASSO CubeSat en salle blanche. La mission miniature PICASSO utilisera le filtrage de la lumière solaire par l'atmosphère terrestre pour vérifier la santé de notre couche d'ozone protectrice. Crédit :AAC Clyde Space
Quelque chose dans l'air
Focalisé sur l'étude de la haute atmosphère, BISA a fourni des instruments à de nombreux autres satellites au fil des ans, notamment en proposant la prochaine mission Altius Earth Watch de l'ESA qui surveillera la couche d'ozone et la haute atmosphère sur une bande spectrale beaucoup plus large, mais PICASSO est la première mission CubeSat de l'Institut.
L'impulsion pour la surveillance mondiale de l'ozone à partir d'instruments spatiaux remonte au milieu des années 1980, et la découverte choc d'un trou dans la couche d'ozone par des scientifiques antarctiques, confirmé par la suite par les données satellitaires. La découverte que la couche d'ozone était érodée par les gaz d'origine humaine était une mauvaise nouvelle car elle joue un rôle vital dans la protection de la vie contre les rayons ultraviolets nocifs.
En réaction, parallèlement à l'interdiction internationale des gaz « chlorofluorocarbures » responsables, une nouvelle génération d'instruments de surveillance de l'ozone a été conçue et lancée, beaucoup d'entre eux auxquels BISA a contribué. Par exemple, Le satellite environnemental Envisat lancé en 2002 par l'ESA transportait à lui seul trois de ces sondeurs atmosphériques.
« Le résultat était quelque chose d'un âge d'or pour la surveillance de l'ozone avec une bonne résolution verticale, " ajoute le Dr Fussen, "mais cela touche maintenant à sa fin car la plupart des missions arrivent en fin de vie. Ainsi, PICASSO servira de démonstrateur de la capacité des petits satellites à effectuer un suivi de la composition atmosphérique.
Le PICosatellite pour les observations atmosphériques et spatiales (PICASSO) CubeSat, conçu pour étudier les couches supérieures de l'atmosphère terrestre. Crédit :BISA
"Les tendances actuelles suggèrent que le trou dans la couche d'ozone se stabilise ou se rétablit progressivement, mais nous ne pouvons pas simplement espérer le meilleur, " dit Didier. " La dynamique atmosphérique a une grande variabilité naturelle d'une année sur l'autre, qui exige une observation continue.
Le spectromètre PICASSO fonctionne sur la base de la méthode d'occultation solaire, une version sophistiquée de « recherchez la différence ». Il compare les signatures spectrales de la lumière solaire traversant l'atmosphère avec la lumière solaire venant directement à travers l'espace pour effectuer une cartographie verticale des profils de concentration d'ozone.
Observer les levers et couchers de soleil deux fois par orbite, le CubeSat tentera également une méthode expérimentale de prise de température de la haute atmosphère. Didier explique :« En imageant le disque solaire, nous allons mesurer comment il a été comprimé par l'effet de lentille de la réfraction atmosphérique, le rendant plus petit et moins circulaire. A partir de cette « variation de taille angulaire », il est possible de calculer la densité de l'air à haute altitude, et de là dérive sa température."
Le distributeur SSMS (Small Spacecraft Mission Service) de Vega offre des opportunités de lancement pour plusieurs satellites légers d'une masse globale allant de 0,2 kg de CubeSats à 400 kg de minisatellites.
Le SSMS a une conception modulaire légère comprenant une partie inférieure et une partie supérieure chacune avec des pièces jointes qui peuvent être utilisées pour accueillir une gamme de configurations de satellites en fonction des besoins.
