Combien d'eau clapote dans les lacs de la Terre, rivières, et les océans ? Et comment ce chiffre évolue-t-il dans le temps ? La prochaine mission de topographie des eaux de surface et des océans (SWOT) prévoit de le découvrir. Ciblant une date de lancement fin 2022, ce satellite de la taille d'un SUV mesurera la hauteur d'eau de la Terre. SWOT aidera les chercheurs à comprendre et à suivre le volume et l'emplacement de l'eau - une ressource limitée - dans le monde, faisant de la NASA la première étude véritablement mondiale des eaux de surface de la planète.

Les données aideront à surveiller les changements dans les plaines inondables et les zones humides, mesurer la quantité d'eau douce qui entre et sort des lacs et des rivières de la Terre et retourne à l'océan, et suivre les changements régionaux du niveau de la mer à des échelles jamais vues auparavant. Il fournira des informations sur les courants océaniques à petite échelle qui soutiendront les opérations marines en temps réel affectées par les marées, courants, onde de tempête, transport de sédiments, et les problèmes de qualité de l'eau. Et les informations collectées par SWOT fourniront également, pour la première fois, des preuves d'observation mondiales de la façon dont les courants circulaires, appelés tourbillons, contribuent aux changements dans l'océan, quant à son stockage d'énergie et de chaleur, ainsi que sur la façon dont le carbone se déplace dans l'environnement marin.

Mais avant que la mission puisse faire tout cela, les ingénieurs et les techniciens doivent terminer la construction du vaisseau spatial. La charge utile qui transportera les instruments scientifiques de ce gros satellite prend forme dans une salle blanche du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, où des tests rigoureux sont en cours. Puis fin juin, il voyage en France, où des ingénieurs et techniciens de l'agence spatiale française Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), leur maître d'œuvre Thales Alenia Space, et JPL achèvera la construction et préparera le satellite pour son expédition vers son site de lancement californien à la base aérienne de Vandenberg.

Le chef de projet du JPL Parag Vaze (prononcer vah-zay) est au cœur du bon déroulement du transfert avec son homologue du CNES Thierry Lafon. Ingénieur de formation, Vaze travaille sur des missions Terre-satellite depuis 25 ans au JPL. Il a été chef de projet pour plusieurs missions de mesure du niveau de la mer, dont Jason-2, Jason-3, et le satellite Sentinel-6 Michael Freilich, qui a été lancé en orbite terrestre basse en novembre dernier alors que SWOT était en cours d'assemblage au JPL.

SWOT est un grand satellite avec de grandes ambitions et un calendrier exigeant. Vaze s'est assis pour répondre aux questions sur le travail important qui l'attendait.

Qu'est-ce qui vous intrigue le plus dans SWOT ?

Je pense que l'aspect eau douce de la mission m'intrigue le plus. La science océanique est absolument essentielle pour comprendre ce qui se passe avec la Terre à moyen et à long terme avec le changement climatique et l'élévation du niveau de la mer. Mais je suis originaire de l'Inde, et j'ai personnellement vu les difficultés à obtenir de l'eau douce et propre pour les gens. Je crois dans mon cœur que ce sera le défi du siècle prochain, encore plus que de trouver des alternatives au pétrole et à l'énergie.

Comment SWOT aidera-t-il à relever ce défi ?

D'abord, comprendre un problème nécessite des informations. Il y a des millions de lacs et de rivières sur Terre qui sont de bonnes sources d'eau douce, mais nous n'avons aucune information cohérente sur eux. La plupart des informations dont les gens disposent proviennent d'instruments au sol dans des zones peuplées.

Être capable de mesurer ces lacs et rivières non seulement dans les zones peuplées de manière cohérente, mais aussi ceux dans d'autres domaines qui ne sont pas du tout mesurés aideront à la science. Et cela pourrait également aider à trouver des sources supplémentaires d'eau douce. SWOT collectera des informations sur les plans d'eau à travers le monde, et ces informations seront disponibles gratuitement pour tous ceux qui en ont besoin.

SWOT va fournir des données incroyablement haute résolution sur les eaux de surface de la planète. Quels outils utilisera-t-il pour le faire?

Nous avons l'instrument principal, l'interféromètre radar en bande Ka [KaRIn], ce qui est nouveau. Il fait rebondir les impulsions radar sur la surface de l'eau et reçoit les signaux de retour avec deux antennes différentes en même temps. Cela nous permet de trianguler la hauteur de la surface de l'eau. Il s'agit d'un radar haute résolution qui pourra « voir » les rivières et autres petits plans d'eau à la surface de la Terre. Les antennes, qui dépassent d'environ 16 pieds [5 mètres] de chaque côté du satellite, nous permettra de couvrir environ 30 miles [50 kilomètres] de la surface de la Terre à droite et 30 miles [50 kilomètres] à gauche du vaisseau spatial.

Il y a aussi un altimètre qui regardera droit vers le bas et mesurera la hauteur de la surface de l'océan. Cet instrument est similaire aux altimètres que nous avons sur des satellites comme Jason-3 et Sentinel-6 Michael Freilich. Nous avons à bord cet instrument plus traditionnel pour permettre la validation croisée avec les données KaRIn.

Nous avons également un radiomètre. La vapeur d'eau dans l'atmosphère affecte la propagation des impulsions radar de l'altimètre ou KaRIn, ce qui peut fausser les mesures de hauteur de surface. Un radiomètre nous permet de corriger cela en mesurant la quantité de vapeur d'eau entre le vaisseau spatial et la surface de la Terre.

Ensuite, nous avons quelques instruments de positionnement orbital de précision, dont un système de positionnement global, qui nous indiquent où le satellite est géolocalisé dans l'espace. Ce sont les instruments scientifiques.

Il semble que vous générerez beaucoup d'informations. De combien de données parlons-nous, et comment SWOT va-t-il gérer tout cela?

Nous essayons de prendre des données 24 heures sur 24, sept jours sur sept. Donc globalement, nous prévoyons de descendre environ un téraoctet de données par jour. Nous avons dû faire quelques ajouts à la charge utile pour gérer toutes ces informations. Nous effectuons un traitement embarqué - pas seulement une compression, mais un traitement réel des données océaniques - pour aider à gérer les énormes quantités de données que le satellite nous renvoie. Et nous avons également un système unique de liaison descendante en bande X qui peut transmettre plus de 620 mégabits par seconde.

Combien de travail faut-il pour construire un vaisseau spatial comme celui-ci ?

SWOT a commencé à devenir une réalité vers 2010, et il a depuis augmenté jusqu'à des centaines d'ingénieurs et de scientifiques travaillant aux États-Unis et en Europe, dont certains ont investi une partie importante de leur carrière dans ce projet. Les équipes ont dû relever de nombreux défis de développement de pointe, non seulement sur le satellite mais sur les systèmes et algorithmes au sol.

Bon nombre des missions sur lesquelles vous avez travaillé ont été menées avec des partenaires internationaux. Celui-ci comprend le CNES ainsi que l'Agence spatiale canadienne et l'Agence spatiale du Royaume-Uni. Pourquoi ce type de coopération a-t-il été une si grande partie de votre travail ?

Planification, exécuter, et le financement de ce genre de missions est un très gros effort, et cela demande engagement et confiance. Nous y avons réussi parce que nous pouvons partager le fardeau et le risque. Et nous avons pu le faire parce que le besoin des types d'informations que ces satellites collectent s'est exprimé à travers le monde. Les problèmes qu'ils aideront à résoudre sont des problèmes mondiaux, pas seulement ceux qui ne se produisent que dans des endroits comme l'Amérique du Nord, l'Europe ou l'Afrique.

Qu'en est-il de la mission qui vous empêche de dormir la nuit ?

Tout et rien. Chaque jour apporte des défis nombreux et divers, dont beaucoup que je ne prévois pas, même avec des années d'expérience. Mais, Je peux dormir parce que je sais que nous avons des personnes extrêmement talentueuses et dévouées qui travaillent ensemble pour surmonter tout ce à quoi nous sommes confrontés.