Radiomètre NIRST (New Infrared Sensor Technology)

Un instrument permettant de mesurer la température des incendies et de la surface de la mer

NIRST

Date du lancement : 10 juin 2011

Endroit : Vandenberg AFB, Californie

Lanceur : Fusée Delta II de l'United Launch Alliance

Engin spatial : Le 4e Satélite de Aplicaciones Cientificas (SAC-D) argentin

Durée prévue de la mission : 5 ans

Instruments à bord :

  • L'instrument primaire Aquarius, construit par la National Aeronautics and Space Administration (NASA), permettra de cartographier les changements mondiaux de la salinité à la surface de l'océan.

  • L'instrument New Infrared Sensor Technology (NIRST), construit conjointement par l'Agence spatiale canadienne (ASC) et la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) de l'Argentine, est un appareil d'observation de la Terre important qui saisira notamment les températures et des images thermiques de la surface de l'océan et d'événements à température élevée, comme des feux de forêt et des activités volcaniques.

  • Six autres instruments et appareils fournis par la CONAE, l' (l'ASI) et l'agence spatiale française (CNES).

L'instrument NIRST

L'instrument NIRST servira d'abord et avant tout à mesurer l'étendue et la température des feux de forêt et d'autres événements à température élevée. Il servira aussi à fournir des données additionnelles pour les expériences Aquarius qui permettront de mesurer la température de la surface de la mer.

L'instrument comporte surtout deux caméras radiométriques permettant la mise en correspondance du rayonnement thermique à la surface de la Terre dans trois canaux d'infrarouge à moyenne et grande longueur d'onde. Chaque caméra utilisera une matrice linéaire de 512 x 3 microbolomètres non refroidis pour faire un balayage longitudinal du sol, créant ainsi le plus grand capteur de ce genre en orbite. La combinaison des canaux sélectionnés et d'algorithmes convenables permettra de saisir la température d'incendies et de la surface de la mer.

Le satellite sera lancé dans une orbite polaire héliosynchrone ayant un nœud ascendant à 18 h. Cette orbite permettra de bien distinguer les feux de forêt et les reflets du Soleil. L'instrument NIRST a été conçu pour atteindre une résolution spatiale de 350 m et une fauchée de 180 km de largeur au nadir. Son champ de visée peut être orienté sur un maximum de 500 km de chaque côté de la trace pour réduire l'intervalle de réobservation. Cette résolution spatiale est supérieure à celle de l'instrument MODIS (le spectroradiomètre imageur de moyenne résolution de la NASA), ce qui offre la possibilité de produits à meilleur rendement pour ce qui est de la taille minimale des feux détectables et la puissance de rayonnement des feux.

Technologie canadienne des capteurs

L'instrument NIRST a été construit à partir de la nouvelle technologie canadienne de capteurs à infrarouge : une matrice linéaire de 512 x 3 bolomètres micro-usinés. Chaque bolomètre mesure à peine une fraction de la taille d'un cheveu humain, ce qui permet la plus haute densité de pixels jamais atteinte dans le plan focal linéaire de capteurs non refroidis. De plus, ce plan focal est tout à fait unique en son genre, car il peut superposer simultanément tous les pixels d'une scène, ce qui est une caractéristique très souhaitable. Le capteur a été conçu et étudié dans le cadre de travaux de R-D internes à l'ASC et il a été micro-usiné par des ingénieurs spécialisés dans les installations de la société INO, installée à Québec (anciennement l'Institut national d'optique). Le capteur est sensible au rayonnement infrarouge à moyenne et grande longueur d'onde, il possède un grand champ de visée et consomme peu d'énergie, ce qui en fait une solution spatiale unique pour la surveillance des feux de forêt, la recherche dans ce domaine et d'autres besoins en télédétection thermique.

Applications de l'instrument NIRST

Le Canada possède environ 10 % des forêts du monde entier. En moyenne, plus de deux millions d'hectares de forêt brûlent chaque année et on prévoit une augmentation de ce chiffre dans les décennies à venir, à mesure que s'accentuera le réchauffement climatique. Une détection et une gestion rapides des feux de forêt peuvent sauver des vies humaines et des millions de dollars en propriété privée, ainsi que réduire la quantité de polluants libérés dans l'atmosphère. Des scientifiques du Service canadien des forêts de Ressources naturelles Canada (RNCan) participent au programme sur les incendies de l'initiative Observation du couvert forestier mondial (GOFC) des Nations Unies (ONU) afin de faire progresser davantage la recherche canadienne en matière de surveillance des incendies au moyen de solutions novatrices à capteurs dans le domaine de l'infrarouge. L'instrument NIRST fournira les outils nécessaires pour surveiller les feux de forêt et mesurer la consommation des éléments combustibles depuis l'espace, permettant ainsi de mesurer en temps opportun la libération de carbone par les incendies. Le Canada, à titre de signataire de différents accords comme la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques, est un des premiers pays à s'engager formellement dans ce processus. C'est pourquoi RNCan a créé, en 2003, le Système national de surveillance, de comptabilisation et d'information (FireMARS), avec l'appui de l'ASC. Les données obtenues du système FireMARS sont notamment basées sur la détection et la cartographie des incendies à l'aide de plusieurs satellites à détection thermique dans le domaine de l'infrarouge. Grâce aux données de l'instrument NIRST, les responsables canadiens de la gestion des feux de forêt pourraient surveiller des incendies couvrant à peine 1/10e d'un hectare. La détection de si petits feux permettrait aux services d'incendie d'intervenir plus rapidement, d'où une réduction importante des dégâts et un meilleur suivi des émissions de carbone provenant des feux de forêt.

Partenariats

En 2005, la CONAE a fait à l'ASC une proposition de partenariat pour la création de l'instrument NIRST, car elle était très intéressée par la technologie des capteurs à microbolomètres de l'ASC. Un accord de coopération entre l'ASC et la CONAE en vue d'une coopération dans le cadre de la mission SAC-D Aquarius a été signé le 14 mars 2006. En fournissant les capteurs à microbolomètres qui sont au cœur de l'instrument NIRST, l'ASC obtiendra un patrimoine de cette nouvelle technologie canadienne et un accès gratuit aux données captées par tous les instruments à bord de l'engin spatial SAC-D. Le patrimoine spatial est important pour INO qui cherche à faire fructifier cette technologie. Grâce à la licence d'utilisation de la technologie des capteurs accordée récemment par l'ASC, INO est l'unique fournisseur mondial de matrices linéaires de microbolomètres aptes au vol spatial. Il faut souligner que la CONAE a accordé un important contrat à INO pour la fabrication des deux caméras de l'instrument NIRST. De plus, INO a récemment décroché des contrats pour la construction et la fourniture de capteurs à microbolomètres pour l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale indienne (ISRO). La disponibilité de la nouvelle technologie de capteurs chez INO est aussi bénéfique pour les intégrateurs canadiens de systèmes, comme MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA), ComDev, Neptec et ABB Bomem.