Comment les constellations de satellites pourraient transformer la surveillance climatique

Les satellites jouent un rôle clé dans l'observation du changement climatique en mesurant les gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone (CO₂) et le méthane, en surveillant les incendies, les nuages et les océans.

Cependant, certains phénomènes évoluent si rapidement que les observations actuelles, réalisées par des satellites individuels, ne suffisent pas toujours à les suivre en temps réel.

Par exemple, une fuite de méthane ou un incendie peut apparaître et disparaître entre deux passages d'un satellite, rendant leur détection et leur gestion plus difficiles.

Les scientifiques cherchent donc à augmenter la fréquence des observations pour ne plus manquer ces événements critiques.

Les missions spatiales actuelles, comme OCO-2, GOSAT ou les satellites Sentinel du programme Copernicus, fournissent des données précises sur les concentrations de gaz à effet de serre, avec une précision pouvant atteindre 1 partie par million (1 ppm) pour le CO₂.

Cette précision est essentielle pour quantifier les échanges de CO₂ entre l'atmosphère, les océans et les continents.

Cependant, pour obtenir ces mesures détaillées, les satellites observent généralement une bande étroite de terrain, ce qui allonge le temps entre deux observations d'une même zone.

Ainsi, il existe un compromis entre précision et fréquence : plus un satellite est précis, moins il observe souvent la même région.

Le méthane (CH₄) est un gaz à effet de serre particulièrement puissant : il réchauffe l'atmosphère environ 80 fois plus que le CO₂ sur une période de 20 ans, selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).

Réduire rapidement ses émissions est donc crucial pour limiter le réchauffement à court terme.

Pourtant, ses émissions sont souvent intermittentes, comme des fuites fugaces sur des sites pétroliers ou gaziers.

Les satellites actuels, comme Sentinel-5P/TROPOMI, permettent de détecter ces émissions, mais certaines peuvent apparaître et disparaître entre deux observations, rendant leur suivi difficile.

Des mesures plus fréquentes sont donc nécessaires pour localiser et réduire ces émissions.

Pour résoudre le problème de fréquence, les scientifiques explorent l'idée de déployer des constellations de satellites, composées de dizaines, voire de centaines de petits satellites plutôt que de quelques satellites très performants.

Ces constellations permettent d'observer la Terre plus souvent, réduisant le temps entre deux observations d'une même zone de plusieurs jours à quelques heures.

Cette approche s'appuie sur la miniaturisation des satellites et des instruments, qui les rend plus légers, moins coûteux et plus faciles à lancer.

Par exemple, une constellation de 20 à 30 satellites peut multiplier les observations quotidiennes sans sacrifier la qualité des données.

Une autre solution envisagée consiste à intégrer des capteurs scientifiques miniaturisés à bord des satellites des constellations de télécommunications, comme celles d’Eutelsat-OneWeb.

Plutôt que de lancer une constellation dédiée uniquement à l'observation climatique, cette approche mutualise les coûts en utilisant des satellites existants pour des missions scientifiques.

Cela réduit les risques liés aux débris spatiaux et à la pollution lumineuse, tout en augmentant la fréquence des observations.

Cette stratégie pourrait rendre le suivi climatique plus efficace et moins coûteux, tout en complétant les grandes missions institutionnelles comme Copernicus ou OCO-2.

La France participe à cette innovation avec la mission UVSQ-SAT NG, développée par le laboratoire Atmosphères, observations spatiales (LATMOS).

Ce nanosatellite teste de nouvelles technologies pour mesurer le bilan radiatif de la Terre (l'équilibre entre l'énergie reçue du soleil et celle renvoyée vers l'espace) et certains gaz à effet de serre.

Contrairement aux grandes missions, UVSQ-SAT NG est un démonstrateur technologique qui prépare des futures constellations scientifiques.

Ses données sont accessibles librement sur la plateforme NAHLA, permettant à la communauté scientifique et au public de les utiliser.

Ce projet illustre comment les petits satellites peuvent contribuer à une surveillance climatique plus fréquente et accessible.