Les bienfaits de la Station spatiale internationale pour l'humanité

Des vues incomparables des côtes de la Terre grâce à l'imageur HREP-HICO

La Station spatiale internationale offre un point de vue spectaculaire sur notre planète, mais ça ne s'arrête pas là. Pendant que la station suit une orbite terrestre basse, l'imageur HREP-HICO (le spectromètre imageur conçu pour l'étude des zones côtières des océans de la charge utile scientifique HICO et RAIDS ou HICO and RAIDS Experiment Payload Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean ) de la station spatiale offre aux chercheurs une nouvelle façon très utile d'étudier les zones côtières.

Grâce à un spectromètre imageur installé à l'extérieur de la station, sur le Module japonais d'expérimentation dans le vide spatial du laboratoire Kibo, les chercheurs accumulent des données sur la Terre qui les aideront à mieux comprendre les environnements côtiers et d'autres régions du monde.

Pourquoi est-ce si important? Les eaux côtières sont un chaînon important entre le développement économique local et mondial, et la durabilité de l'environnement. Un grand nombre de villes importantes dans le monde ainsi que leurs zones industrielles, leurs ports et leurs installations récréatives se trouvent dans les zones côtières. Ces zones renferment également des écosystèmes critiques qui supportent la pêche et protègent les côtes.

L'imageur HREP-HICO est un spectromètre couvrant les domaines du visible et du proche infrarouge optimisé pour la caractérisation environnementale des zones côtières et la cartographie des caractéristiques géophysiques de la Terre. Mike Corson, Ph.D., chercheur principal pour le projet HREP-HICO au laboratoire de recherche de la Marine des États-Unis, le Naval Research Laboratory (Washington D.C.), explique que « la caractérisation environnementale côtière comprend la production de cartes bathymétriques des eaux peu profondes, de la limpidité de l'eau, des matières organiques et inorganiques dissoutes et en suspension et des caractéristiques du fond. De telles cartes sont importantes pour les Forces navales et le Corps des Marines qui mènent des opérations dans les zones côtières ».

Le Centre d'intégration et d'exploitation des charges utiles (ou Payload Operations and Integration Center) du Centre de vol spatial Marshall à Huntsville, en Alabama, gère l'exploitation de l'imageur HREP-HICO. À part l'installation initiale et la désinstallation finale de la station à l'aide de systèmes robotiques extravéhiculaires, la collecte de données à l'aide de l'instrument HREP-HICO n'exige aucune intervention de la part de l'équipage.

Cependant, il est plus difficile de prendre des images de l'océan qu'on pourrait le croire. L'appareil HREP-HICO est le premier spectromètre imageur spatial conçu pour étudier les zones côtières des océans. Il doit tenir compte de l'étendue considérable des côtes de la Terre, de la complexité de l'océan, des conditions météorologiques changeantes et de la position du Soleil. Ces défis peuvent facilement bloquer la vue de l'eau et du fond marin – ce qui peut donner des images incompréhensibles et de mauvaise qualité.

L'instrument HREP-HICO enregistre la lumière réfléchie dans un éventail de longueurs d'onde – y compris les domaines du visible et du proche infrarouge. Cette information spectrale sert à identifier et à quantifier chaque pixel d'une image, ce qui permet d'éliminer par la suite les effets atmosphériques et les reflets à la surface de l'eau.

L'imageur HREP-HICO est également utile pour répondre aux besoins du département de la Défense en validant la performance de la technologie d'imagerie spectrale maritime MHSI (pour Maritime Hyperspectral Imaging). La technologie MHSI fournit un rendement d'imagerie et des algorithmes de récupération de données adaptés par des scientifiques aux zones côtières. « Les algorithmes pour les produits de la technologie MHSI utilisent souvent des données biologiques ou physiques se rattachant à la zone étudiée, en raison de la nature complexe des environnements côtiers, » a précisé M. Corson.

L'Office of Naval Research, le bureau de recherche navale de la Marine des États-Unis, parraine l'instrument HREP-HICO comme prototype naval novateur (Innovative Naval Prototype). Le prototype HICO vise deux objectifs. « Le premier consiste à démontrer la capacité à produire des cartes des propriétés côtières environnementales à l'aide d'images hyperspectrales captées depuis l'espace. Le deuxième est de démontrer des façons de réduire le coût et les délais d'exécution de la construction d'une charge utile spatiale », a expliqué M. Corson. En repensant le design et en utilisant des composants commerciaux, dans la mesure du possible, les ingénieurs ont réussi à concevoir l'imageur HREP-HICO à une fraction du coût des instruments spatiaux classiques.

Les résultats du projet HREP-HICO offrent des avantages aux organismes à vocation maritime, comme l'Administration océanique et atmosphérique nationale (NOAA pour la National Oceanic and Atmospheric Administration), en leur fournissant de l'information sur la bathymétrie, les types de fond, la limpidité de l'eau et d'autres propriétés optiques de l'eau. Cette technologie peut aussi s'avérer utile dans des études en milieu terrestre à des fins agricoles grâce à la surveillance de la couverture terrestre, des types de végétation, du stress et de la santé des végétaux, et du rendement des cultures. Les chercheurs peuvent aussi utiliser l'imageur HREP-HICO pour déterminer les répercussions environnementales des désastres d'origine naturelle ou humaine, comme le déversement d'hydrocarbures dans le golfe du Mexique en 2010.

L'instrument HREP-HICO a été lancé vers la station spatiale le 10 septembre 2009. Il est installé sur le module japonais d'expérimentation dans le vide spatial du laboratoire Kibo, aussi appelé « la véranda ». L'imageur HREP-HICO est la première expérience américaine installée sur le module d'expérimentation dans le vide spatial.

Les premières images de l'appareil HREP-HICO ont été saisies le 25 septembre 2009. Selon M. Corson, « l'imageur HICO a saisi près de 4000 images hyperspectrales d'environnements côtiers à travers le monde au cours de sa mission qui se poursuit encore aujourd'hui. L'appareil HICO va continuer d'accomplir ses missions exploratoires et de fournir des images à des douzaines de chercheurs gouvernementaux et universitaires. »

meilleures photos prises pendant les travaux de recherche de l'imageur HICO

Cette compilation d'images est une présentation annotée des meilleures photos prises pendant les travaux de recherche de l'imageur HICO, en décembre 2010. (Images : NASA)

Arun Joshi
Bureau scientifique du Programme de la Station spatiale internationale (ou International Space Station Program Science Office)
Centre spatial Johnson de la NASA