Le Space Apps Challenge

Défi 1. Trop long, pas lu : quoi de neuf dans l'espace?

Les données ont pour but d'aider les gens à prendre des décisions. Nous savons tous qu'un manque de données complique les choses, mais qu'en est-il d'un excès de données? Quand on dispose de grandes quantités de données, il peut s'avérer difficile de distinguer l'important du bruit parasite, en particulier lorsqu'on a peu de temps pour l'analyse.

L'objectif de ce défi consiste à prendre de grandes quantités de données satellitaires pour les présenter de manière à ce que les décideurs puissent obtenir les renseignements dont ils ont besoin en un coup d'œil. Pour y parvenir, nous vous demandons d'utiliser ces données pour créer des visuels convaincants et interactifs, destinés à des utilisateurs précis.

Détails

Vous utilisez des données pour prendre des décisions au quotidien, quand vous regardez la météo avant de vous habiller, quand vous consultez les critiques avant d'enchainer tous les épisodes des dernières émissions du moment ou encore quand vous comparez les prix d'un même article dans différents magasins. Les synthèses de données que vous consultez contiennent-elles tous les détails dont vous avez besoin? Vous est-il déjà arrivé de ne pas lire un texte parce qu'il était trop long? Peut-être avez-vous besoin d'un résumé.

Les personnes qui utilisent les données satellitaires se heurtent aux mêmes difficultés. Dans ce défi, vous créerez un résumé pour un utilisateur de données, par exemple un exploitant de satellite ou un intervenant lors d'une catastrophe naturelle. Selon vous, de quel type de données cet utilisateur aurait-il besoin, et comment devraient-elles être présentées? Comment s'assurer qu'il obtient les renseignements dont il a besoin tout en limitant le bruit parasite?

Voici deux exemples qui vous aideront à mieux comprendre ce défi, mais vous pouvez vous servir d'autres utilisateurs finaux et d'autres scénarios d'utilisation.

Exemple 1 : Exploitant de satellite souhaitant maintenir sa connaissance de la situation spatiale

Un exploitant de satellite doit comprendre non seulement ses propres systèmes satellitaires, mais également l'environnement spatial dans lequel ses satellites évoluent. C'est ce que l'on appelle le « maintien de la connaissance de la situation spatiale ». La connaissance de la situation spatiale consiste à disposer d'une idée précise et concrète de ce qui se passe dans l'espace, à la fois pour les satellites exploités et pour l'environnement qui les entoure. Elle comprend, par exemple, les risques liés à la météorologie spatiale et aux approches (également appelées « conjonctions ») de débris, de fusées ou d'autres satellites. Les choses évoluant très rapidement dans l'espace (p. ex. nouveaux lancements, nouvelles menaces, nouvelles sources de données) et les ensembles de données et autres sources d'information étant très nombreux, il n'est pas facile de présenter et de comprendre les données les plus importantes rapidement et avec précision. En effet, qui a le temps de lire tous ces rapports techniques détaillés?

Voici quelques exemples de ce qui peut intéresser un exploitant de satellite.

• Combien y a-t-il de satellites aux différentes plages d'altitudes (et en particulier celle dans laquelle se trouveront les satellites que j'exploite)?
• Quelles sont les prévisions météorologiques spatiales actuelles et à venir et, plus précisément, comment ces prévisions météorologiques spatiales auront-elles des répercussions sur mes satellites?
• Quels satellites sont en cours de désorbitation et, plus précisément, tomberont-ils dans ma région?
• Quels astéroïdes proches de la Terre devraient nous inquiéter, et à quel point devrions-nous nous en préoccuper?
• Quelles approches (ou conjonctions) devraient nous inquiéter, en particulier pour les satellites que je gère?

Exemple 2 : Un organisme d'intervention d'urgence utilise des données d'observation de la Terre pour l'aider à prendre des décisions.

Un organisme d'intervention d'urgence est chargé de planifier et de coordonner l'intervention lors d'une crue pour une municipalité canadienne. Cet organisme est constamment à la recherche des données les plus récentes pour obtenir une vision de la situation actuelle de la crue et mieux comprendre sa possible évolution.

Voici quelques exemples de ce qui peut intéresser un organisme d'intervention d'urgence.

• Quelles sont les zones actuellement touchées par la crue? Quels sont les chevauchements avec les infrastructures, comme les bâtiments et les routes?
• Quel est le meilleur itinéraire à emprunter pour que les premiers intervenants arrivent au plus près des zones les plus touchées par la crue?
• Quel temps fait-il actuellement et quelles seront les conditions météorologiques au cours des prochains jours? Amélioreront-elles la situation (journées ensoleillées) ou l'aggraveront-elles (pluies torrentielles)?
• Comment communiquer efficacement ces données aux personnes sur le terrain?

N'oubliez pas qu'il ne s'agit que d'exemples. Vous pouvez choisir de mettre en œuvre une solution pour l'un ou l'autre de ces scénarios ou choisir votre propre scénario d'utilisation pour un autre utilisateur. Assurez-vous simplement de garder à l'esprit un utilisateur précis.

Première mission (régulier) :

Concevez une nouvelle façon innovatrice de résumer et de présenter à l'utilisateur final que vous avez choisi l'état actuel et évolutif de l'ensemble de données de manière à l'informer rapidement tout en répondant à ses besoins précis. Pour ce défi « Première mission », vous n'avez pas besoin de coder une solution, mais plutôt de réfléchir à la manière de présenter les données à un public possédant peu de connaissances techniques et éventuellement dans un format vulgarisé (p. ex. affiche, graphique, animation, chanson, croquis/maquette d'une interface utilisateur sans mise en œuvre).

Astronomes chevronnés (avancé) :

Concevez et mettez en œuvre une nouvelle façon innovatrice de présenter à l'utilisateur que vous avez choisi l'état actuel et évolutif de l'environnement spatial (ou autre) afin de répondre à ses besoins opérationnels. La mise en œuvre pourrait prendre la forme d'un site Web ou d'une application mobile mise à jour en permanence à l'aide de nouvelles données provenant de sources publiques adaptées.

Considérations possibles

Au moment de concevoir ces visuels interactifs, il convient de prendre en compte les éléments suivants :

1. Vos visuels sont-ils accessibles? Pensez au choix des couleurs, des étiquettes et du format.
2. Quelle est l'histoire de votre visuel? Est-ce qu'il reflète la vision que vous essayez d'accomplir?
3. Quels sont les renseignements clés à ajouter dans votre visuel?
4. Comment limiter la subjectivité dans votre projet de visualisation de données et proposer un survol exhaustif?

Saviez-vous que les données de nombreux satellites canadiens sont ouvertes et qu'elles peuvent contribuer à votre solution?

• La mission de la Constellation RADARSAT est la mission phare du Canada dans le domaine de l'observation de la Terre. Ses données servent à de nombreuses applications sur Terre, notamment la gestion des catastrophes et les interventions lors de ces situations.
• Le satellite NEOSSat observe les objets circumterrestres, notamment les astéroïdes et les débris spatiaux.
• Le satellite CASSIOPE s'intéresse à la météo spatiale, notamment aux effets des tempêtes solaires.
• Le satellite SCISAT observe la composition chimique de l'atmosphère.

Les liens vers les ensembles de données se trouvent à la rubrique « Ressources ».

Astronomes chevronnés : Le traitement de grandes quantités de données sera probablement difficile pendant 48 heures. Nous vous recommandons de déterminer des sous-ensembles de données appropriés pour développer votre solution et en faire la démonstration.

Ressources

Archives de données astronomiques

• NEOSSat – données d'astronomie
• Centre canadien de données astronomiques : comprend les archives mises à jour quotidiennement de NEOSSat et du télescope spatial James Webb
• Astéroïdes et comètes 
  • Minor Planet Center (en anglais seulement)
  • International Asteroid Warning Network (en anglais seulement) 

Archives de données météorologiques spatiales

• Données sur la météo spatiale du satellite CASSIOPE
• Flux radio du Soleil : données sur les émissions radio provenant du Soleil telles qu'elles arrivent sur Terre.
• Plus de renseignements sur la météo spatiale
  • Météo spatiale Canada
  • Spaceweather.com (en anglais seulement)

Données sur les satellites, les ressources spatiales et les débris spatiaux

• Catalogues d'objets spatiaux, y compris de l'information sur les conjonctions
  • Space-track.org (en anglais seulement) – inscription gratuite nécessaire
  • Celestrak (en anglais seulement)
• Nouveaux lancements : Spaceflight Now (en anglais seulement)
• Rentrées atmosphériques : aerospace.org/reentries (en anglais seulement)

Archives de données d'observation de la Terre

• SCISAT : données sur la chimie atmosphérique

• Données de la mission de la Constellation RADARSAT et de RADARSAT-1 (observation de la Terre)
• Système de gestion des données d'observation de la Terre (SGDOT) – Ressources naturelles Canada
  • Copernicus Earth Observation Data Archive (en anglais seulement)

Mots clés

connaissance de la situation spatiale, objets spatiaux en orbite, débris spatiaux, météo spatiale,objets circumterrestres, observation de la Terre

Défi 2. La curiosité de tous pour le bien de tous

La science citoyenne est la pratique de la collaboration de citoyens à la recherche dans le but d'accroitre les connaissances scientifiques. Les projets de science citoyenne favorisent la littératie scientifique en permettant à des citoyens de contribuer à résoudre des problèmes qui leur tiennent à cœur. Ils permettent à des bénévoles d'horizons divers de participer à la collecte, à l'analyse et à l'interprétation de données.

Votre mission, si vous l'acceptez, consiste à concevoir ou à promouvoir un projet de science citoyenne faisant appel à des données ouvertes canadiennes. Par ce défi, vous devrez encourager des scientifiques citoyens à explorer les merveilles de l'espace avec des données en vue de façonner l'avenir de la science, avec une incidence durable, avec passion et créativité.

L'Agence spatiale canadienne (ASC) participe à de nombreuses missions satellitaires et a recueilli une grande quantité de données au fil des ans. Ces données proviennent de collaborations internationales et de projets menés à l'échelle nationale. Les missions ont divers objectifs, dont les suivants : astronomie, vie dans l'espace, observation de la Terre, gaz atmosphériques, couche d'ozone, magnétosphère et connaissance de la situation spatiale.

Étape 1 (pour tous)

Utilisez les données du Canada ou de l'ASC pour élaborer un projet de science citoyenne.

1. Donnez une définition de ce qu'est un projet de science citoyenne.
2. Élaborez un plan et une idée avec des données du Canada ou de l'ASC.
   • Choisissez un ensemble de données qui vous intéresse.
   • Renseignez-vous sur la mission et les données en question. Vous pouvez commencer par consulter les liens fournis à la rubrique « Ressources ».
   • Déterminez et formulez l'objectif du projet.

Vous pouvez choisir l'un des ensembles de données décrits aux rubriques « Considérations possibles » ou « Ressources ». D'autres exemples y sont également fournis.

Étape 2

Choisissez le niveau régulier ou avancé.

Première mission (régulier) :

Faites la promotion du projet en réalisant une affiche, en écrivant une chanson, un livre ou une nouvelle, et assurez-vous de mettre en évidence les données canadiennes ou de l'ASC ainsi que l'objectif du projet.

Astronomes chevronnés (avancé) :

1. Sélectionnez et triez un sous-ensemble de données au sein des archives choisies qui auront le potentiel de répondre à l'objectif du projet (cette étape dépend de l'ensemble de données choisi, car certains peuvent déjà avoir fait l'objet de tris).
2. Déterminez les outils et les méthodes nécessaires pour analyser les données et atteindre l'objectif du projet. Certains outils sont fournis à la section « Ressources » ci-dessous, mais vous pouvez en utiliser d'autres.
3. Créez une procédure étape par étape (y compris des tutoriels) pour que les scientifiques citoyens puissent collecter et analyser les données du projet.
4. Concevez un site Web interactif pour que les scientifiques citoyens puissent participer au projet ou expliquez comment vous pourriez intégrer votre projet dans une plateforme existante.

Soyez créatif et amusez-vous! Si possible, essayez de faire quelque chose qui n'a jamais été fait auparavant.

Considérations possibles

Pour concevoir votre projet, tenez compte des éléments suivants.

1. Le public cible du projet dont vous assurez la promotion ou du site Web que vous créez afin d'en assurer l'accessibilité et la clarté.
2. Les initiatives d'intendance des données autochtones et les aspects éthiques à prendre en compte pour relever le défi de la science citoyenne.
3. Les types de données que vous souhaitez utiliser pour le défi. Vous trouverez les données pour chacun d'entre eux à la rubrique « Ressources » :
   1. Exploration spatiale :
      1. NEOSSat (cibles astronomiques comme les comètes et/ou les étoiles avec de possibles exoplanètes) : données du premier télescope spatial au monde consacré à la détection et à la poursuite des astéroïdes et des satellites. Contrairement aux télescopes au sol, NEOSSat peut suivre les satellites et les débris spatiaux dans un grand nombre d'endroits, sans être limité par l'emplacement géographique, le cycle diurne-nocturne ou les conditions météorologiques.
      2. Télescope spfatial James Webb (galaxies ou exoplanètes) : Le télescope spatial James Webb est l'observatoire spatial le plus complexe et puissant jamais construit. Le Canada a fourni au télescope un instrument scientifique et un détecteur de guidage. Des scientifiques canadiens participent à cette mission scientifique passionnante qui devrait révolutionner notre compréhension de l'Univers. Le télescope Webb est le fruit d'une collaboration entre la NASA, l'Agence spatiale européenne et l'Agence spatiale canadienne.
   2. Observation de la Terre :
      1. CASSIOPE (météo spatiale, aurores) : Le satellite CASSIOPE observe l'ionosphère de la Terre et recueille des données sur les effets des tempêtes solaires et, plus particulièrement, leurs effets nuisibles sur les communications radio, la navigation par satellite et d'autres technologies spatiales et terrestres.
      2. SCISAT (recherche des gaz présents dans l'atmosphère) : Ce satellite mesure plus de gaz atmosphériques que n'importe quel autre au monde. Son ensemble de données recense plusieurs polluants atmosphériques (NO, NO2, SO2, CO, CH4, et CFC). Vous pourrez utiliser ces données, y compris celles relatives au profil atmosphérique propre à chaque gaz (concentration en fonction de l'altitude).
      3. RADARSAT-1 et la mission de la Constellation RADARSAT (grandes villes, lacs et feux de forêt) : Ces satellites utilisent des radars à synthèse d'ouverture et peuvent servir à l'évaluation de la biodiversité, à la cartographie des forêts et même à l'évaluation de l'évolution de la végétation dans le monde.

Ressources

Types d'ensembles de données à utiliser

Portail de données et information ouvertes de l'ASC

Code source ouvert de l'ASC : Comprend des tutoriels pour les données

Exploration spatiale

• NEOSSat : Portail de données et d'information ouvertes de l'ASC et Centre canadien de données astronomiques
• Télescope spatial James Webb : Centre canadien de données astronomiques
• OSIRIS-REx
  • Données d'OSIRIS-REx : Portail de données et d'information ouvertes de l'ASC
  • Documentation principale d'OSIRIS-REx : Spécifications des interfaces logicielles des produits de données (en anglais seulement)

Observation de la Terre

• Données sur la météo spatiale du satellite CASSIOPE
• SCISAT – expérience sur la chimie atmosphérique
• Données et outils de RADARSAT-1 et de la mission de la Constellation RADARSAT (MCR)
  • Données ouvertes de RADARSAT-1 et de la MCR (inscription nécessaire) dans le Système de gestion des données d'observation de la Terre de Ressources naturelles Canada
  • Données ouvertes de la MCR : Portail de données et d'information ouvertes de l'ASC

Outils, progiciels et tutoriels pour l'utilisation des données

Outil et progiciels

• Progiciel Astropy (en anglais seulement)
• Google Earth (en anglais seulement)
• Geo Tools (en anglais seulement)
• Système d'information géographique QGIS
• Geospatial Data Abstraction Library (en anglais seulement) – Python

Tutoriels

• Visualisation et utilisation des données de RADARSAT
• Visualisation des données sur les feux de forêt de la MCR – Python et QGIS

Exemples de plateformes de science citoyenne

• Portail science citoyenne du gouvernement du Canada
• NASA Citizen Science Projects (en anglais seulement)

Mots clés

science citoyenne, science ouverte, astronomie, observation de la Terre, astéroïdes, géomatique, gaz atmosphériques, magnétosphère

1. Explorer l'univers lointain avec le télescope spatial James Webb

Description du défi : Lancé le 25 décembre 2021, le télescope spatial James Webb est maintenant pleinement opérationnel et produit des images parmi les plus profondes de l'Univers. Plusieurs jeux de données sont disponibles publiquement, issus de la phase de mise en service et des premières observations qui repoussent déjà les limites de l'astronomie infrarouge. Ce défi concerne la recherche et la détection de galaxies lointaines dans les images obtenues avec le télescope spatial James Webb.

2. Aventure de survie spatiale

Description du défi : L'espace peut sembler vide et paisible, mais c'est un environnement dangereux pour les humains et les systèmes spatiaux comme les satellites et la Station spatiale internationale! Les menaces spatiales comprennent le rayonnement cosmique du soleil, les interférences de signaux, les météoroïdes provenant de comètes et d'astéroïdes proches de la Terre et les débris spatiaux. Les opérateurs doivent mesurer et comprendre ces menaces dans le cadre de leur connaissance de la situation dans l'espace, ce qui leur permet de minimiser leurs impacts sur notre vie quotidienne : satellites désactivés, pannes des systèmes d'alimentation, perturbations des communications et du GPS, vols réacheminés ou annulés, rentrée prématurée des satellites. Pouvez-vous utiliser les données canadiennes pour trouver de nouvelles façons d'éduquer et de sensibiliser les gens à ces défis spatiaux?

3. Engagement mondial sur le méthane

Description du défi : Le méthane est un polluant climatique puissant mais à courte durée de vie qui est responsable d'environ la moitié de l'augmentation nette de la température moyenne mondiale depuis l'ère préindustrielle. Des gouvernements du monde entier, dont le Canada, ont signé l'Engagement mondial sur le méthane lors de la dernière Conférence de l'ONU sur le Changement climatique (CoP26) en novembre 2021, dans le but de réduire les émissions mondiales de méthane en catalysant l'action mondiale et en renforçant les initiatives internationales existantes de réduction des émissions de méthane. Pouvez-vous contribuer à la sensibilisation aux émissions de méthane par le biais d'un jeu interactif ou créer une image intégrée des émissions mondiales de méthane à l'aide de données canadiennes?

4. Service de livraison d'astéroïdes

Description du défi : Lancé en 2016, OSIRIS-REx a voyagé jusqu'à l'astéroïde géocroiseur Bennu, et est sur le chemin du retour pour livrer un échantillon (arrivée le 24 septembre 2023). Puisque les scientifiques pensent que Bennu est resté pratiquement inchangé depuis la formation de notre système solaire il y a 4,6 milliards d'années, cet échantillon aidera les scientifiques à faire la lumière sur la formation de notre système solaire, et pourrait aider à expliquer comment l'eau est arrivée sur Terre. Pouvez-vous aider OSIRIS-REx à naviguer à la surface de Bennu, et explorer comment la mission alimentera les découvertes scientifiques pour les décennies à venir?

1. Chasseur de tempêtes spatiales historiques

Description du défi : Pouvez-vous trouver des perturbations de l'ionosphère dans les données historiques d'Alouette I? Les changements climatiques entraînent d'autres phénomènes météorologiques extrêmes. Pouvez-vous déceler si les phénomènes météorologiques dans l'espace sont également plus extrêmes (pendant la durée de la collecte des données d'Alouette I ou même jusqu'à maintenant)?

2. Art et science : prototype de satellite d'observation de la Terre

Description du défi : L'équipe de développement des satellites de l'ASC a besoin de ton génie pour prototyper la prochaine génération de satellites. Elle souhaite que le satellite du « futur » soit agile comme un écureuil, rapide comme un lapin, et qu'il se déploie comme les ailes de l'aigle. Est-ce que tu veux les aider et te mettre au travail comme le ferait le castor

De plus, telle une tortue, le nouveau satellite a besoin de s'adapter aux changements à travers le temps sans changer son physique.

Demande à ta famille de t'aider, et que chaque individu accomplisse un rôle comme le ferait une meute de loups. (p. ex. le chef de chantier).

Une fois, construit, prend en photo ton satellite et démontre-nous son parcours (trajectoire). Tu peux animer ton satellite en créant une animation «  .gif ».

3. Danger des rayonnements spatiaux

Description du défi : Ce défi consiste à concevoir une échelle de risque de perturbation des satellites par la météo spatiale, c'est-à-dire le risque que de forts rayonnements provoque l'arrêt d'ordinateurs à bord des satellites. Pour ce faire, vous devrez combiner des données sur les perturbations provenant directement du satellite canadien CASSIOPE et diverses données ouvertes sur la météo spatiale doivent être utilisées afin de déterminer les facteurs menant à de telles perturbations et d'élaborer une façon d'estimer le risque pour le satellite une journée d'avance, ce qui permettrait une opération du satellite plus efficace

4. D'un océan à l'autre : outil pour évaluer la vulnérabilité au changement climatique (défi lancé par la conseillère scientifique de la présidente)

Description du défi : Votre défi consiste à concevoir un visualisateur de connaissance de la situation pour évaluer les secteurs vulnérables aux changements climatiques dans les régions du nord. Pour relever ce défi, vous devez faire appel à une foule de données, notamment les images satellitaires de RADARSAT-1.

Exigences du visualisateur :

• pouvoir intégrer divers types de données, notamment les images de RADARSAT 1;
• pouvoir géolocaliser les images satellitaires;
• pouvoir superposer des couches de données par-dessus RADARSAT 1 (point, ligne, polygone).

Ce défi est une collaboration entre l'ASC, Ressources naturelles Canada et l'Alaska Satellite Facility (en anglais seulement)

5. Déversement de pollution dans l'atmosphère

Description du défi : Pouvez-vous repérer les incidents majeurs de pollution atmosphérique (p. ex., explosions majeures, incendies ou déversements de produits chimiques) à partir des mesures des gaz atmosphériques de SCISAT?

6. Exploration de l'espace avec le télescope spatial canadien NEOSSat

Description du défi : Lancé en 2013, le télescope spatial canadien NOESSat, monté à bord d'un microsatellite, permet de suivre des astéroïdes géocroiseurs, des comètes et des étoiles avec de transits potentiels d'exoplanètes et d'autres cibles astronomiques, ainsi que d'assurer la surveillance d'objets spatiaux en orbite autour de la Terre (comme des satellites et des débris spatiaux), produisant des milliers d'images par semaine. Ce défi consiste à concevoir une solution pour caractériser et classer les objets spatiaux d'intérêt dans les ensembles de données d'images publiques, et à visualiser potentiellement l'évolution des séries chronologiques de ces objets au moyen d'animations attrayantes ou d'autres outils graphiques.

7. Exploitation de l'IA/AA détecter et quantifier le rétablissement de l'ozone dans la stratosphère

Description du défi : Le Protocole de Montréal des Nations Unies est responsable du rétablissement de la couche d'ozone stratosphérique. Le rétablissement mondial de ce gaz a une portée internationale et est important pour la santé humaine. Récemment, on a accusé une quantité grandissante de gaz à l'état de traces dans notre atmosphère, y compris les gaz à effet de serre (GES), de masquer la vitesse du rétablissement. Dans le cadre du présent défi, nous souhaitons tirer parti des ensembles de données spatiales canadiens et internationaux pour expliquer ce lent rétablissement.