Le satellite belge Proba-V photographie pour la dernière fois le monde entier

C’est le 30 juin que le satellite belge PROBA-V cessera de photographier la Terre. Voilà qui mettra un terme à une mission spatiale belge. Mais l’expertise sera toujours bien là et ouvrira la voie à de futurs projets.

Sept années durant – nettement plus longtemps que prévu -, PROBA-V a effectué quotidiennement des prises de vue de la Terre. Les données de cette mission sont traitées chez VITO installée à Mol. C’est là la suite d’une coopération franco-belge qui se poursuivra via l’organisation aéronautique européenne ESA.

Mais qu’a fait exactement PROBA-V? Qu’adviendra-t-il du satellite belge après le 30 juin? Et que deviendra le traitement des données en Belgique? Data News a rencontré à ce propos Dennis Clarijs, projectmanager et operations manager du segment terrestre de la mission Proba-V, à propos du traitement des données. Data News a aussi parlé avec Joost Vandenabeele du service aéronautique de Belspo en charge de la politique scientifique belge, où il est responsable des programmes nationaux dans le domaine de l’observation terrestre.

L’histoire de PROBA-V débute chez son prédécesseur français SPOT. Comment le traitement de ces données a-t-il abouti à Mol?

JOOST VANDENABEELE: “La Belgique avait conclu une collaboration avec la France, à l’origine du SPOT (Satellite Pour l’Observation de la Terre, ndlr). L’un des premiers satellites européens en matière de contrôle de l’agriculture européenne. La Belgique a alors contribué à ce projet et en échange, un grand centre de traitement des données issues des images des caméras de SPOT Vegetation a été implanté chez VITO en 1998.”

“VITO s’en est chargée des années durant, mais à la fin de la mission, la France exprima le désir de ne plus poursuivre la série d’images par satellite. Il en est résulté que la Belgique a recherché une solution pour pouvoir aller de l’avant, ne serait-ce aussi que parce qu’il y avait entre-temps des clients intéressés par ces images et données.”

De quelles images s’agit-il?

DENNIS CLARIJS: “Nous fournissons depuis vingt ans des images quotidiennes du monde entier, en nous focalisant spécifiquement sur l’agriculture, le climat et la végétation au sens le plus large du terme. D’abord avec les satellites SPOT Vegetation qui s’arrêtèrent en 2013 et 2014. Ensuite avec PROBA-V, dont la mission prendra fin le 30 juin, puis avec les satellites européens Sentinel-3.”

“Idéalement, cela se passe entre 10 et 11 heures (locales), parce que c’est durant ce laps de temps qu’on obtient les meilleurs images.”

Mais ces images ne proviendront bientôt plus de PROBA-V, mais d’un successeur. Le satellite actuel est-il devenu désuet?

VANDENABEELE: “Absolument pas. Il ne présente aucune dégradation au niveau optique, même pas les panneaux solaires. Techniquement, tout fonctionne encore parfaitement, mais le satellite entre dans la nuit.”

Pardon?

CLARIJS: “PROBA-V a été mis en orbite autour de la Terre en 2013, mais ne dispose pas de commande à bord. Le satellite tourne donc depuis sept ans déjà à raison de quatorze fois par jour autour de la Terre. Lorsque nous prenons des photos, c’est sur une amplitude de 2.250 kilomètres couvrant parfois plusieurs fuseaux horaires simultanément. Mais le temps de passage est toujours plus précoce, ce qui fait qu’on est sans cesse plus dans le noir et qu’on ne peut donc quasiment plus effectuer la mission. Nous pourrons cependant encore le poursuivre quelque temps pour l’Europe et l’Afrique.

PROBA-V tourne depuis 2013, et le projet proprement dit est en cours depuis vingt ans déjà. Qu’est-ce que cela vous a apporté comme connaissance?

VANDENABEELE: “Cela ne commence à être intéressant que maintenant, parce qu’on peut à présent prendre en considération une longue durée. Un exemple: un projet au Sahel, où la désertification est devenue irréversible. On peut donc voir pourquoi cela s’est passé, ainsi que l’évolution du déboisement et du reboisement. Pour cela, nous disposons de preuves visuelles qui ne peuvent être mises en doute. Surtout dans le cadre d’études climatiques, on peut voir avec nos images comment la Terre a changé.”

“Un autre aspect, plus compliqué, ce sont les prévisions de récoltes. On visionne par exemple comment évolue le blé et sur quelle superficie. Mais pour y arriver, on prend en compte des moyennes du passé et les rendements obtenus. Ces données sont utilisées pour créer des modèles de prévisions de récoltes, mais pour cela, on a besoin du calibrage du passé.”

Mais PROBA-V offre une résolution jusqu’à 100 mètres. Comment peut-il identifier si un champ est couvert de blé?

VANDENABEELE: “Cela se fait en partie sur base de la connaissance de l’agriculture. Le blé est semé nettement plus tôt que le maïs par exemple, mais il lève aussi plus vite. Un champ en jachère fin avril ne peut par exemple pas donner du blé. Quant à la betterave, elle présente une autre feuille, et cette texture peut être observée, s’il s’agit d’un champ complet, à partir de l’espace. Et pour certains champs, on sait entre-temps aussi ce qui y pousse.”

CLARIJS: “En Belgique, nous sommes habitués à des champs plus petits, mais aux Etats-Unis ou en France, Il s’agit d’énormes champs, où la technologie des satellites vient encore plus à point.”

Après 2021: une période sombre

A partir du 1^er juillet 2020 jusqu’en octobre 2021, une phase expérimentale débutera. Qu’implique-t-elle?

CLARIJS: “L’une des choses que nous pouvons faire, c’est orienter le satellite vers la lune. Nous pouvons alors l’utiliser en tant qu’étalon pour calibrer d’autres satellites. La lune est très spécifique et possède en permanence la même intensité des couleurs. En nous orientant sur elle, nous pouvons évaluer au fil du temps la dégradation de la caméra et apporter éventuellement des corrections.”

VANDENABEELE: “En théorie, PROBA-V peut aussi être programmé pour effectuer des images supplémentaires, comme par exemple durant l’été dans l’Antarctique. Ce sont là des types d’image qui sont moins dépendants d’une durée de passage correcte du satellite. Il peut donc être encore utilisé pour certaines parties du monde. En guise de comparaison, dans les régions tropicales, il est préférable de prendre des photos en matinée, avant que les nuages ne s’amoncellent pour les pluies zénithales.”

Ces missions expérimentales exigent-elles beaucoup de travail ou des frais supplémentaires pour rendre ces projets possibles?

CLARIJS: “La majorité du travail a lieu au cours des premières années d’une mission. Vers la fin, le coût de la production des images diminue. C’est encore et toujours substantiel, mais moins au fil des années.”

VANDENABEELE: “Il reste un coût fixe évidemment: les images sont téléchargées par des stations dans le nord de la Scandinavie et sont transférées chez VITO. Le montant de cette location subsiste, mais comme il ne s’agit pas d’une importante mission opérationnelle, il faut nettement moins d’opérateurs. Tout au plus quelques personnes, qui surveillent de temps à autre si tout se passe bien.”

Ce genre d’envoi de données, qu’est-ce que cela représente?

CLARIJS: “Sur une base quotidienne, cela représente une dizaine de téléchargements, dont chacun fait 2,5 à 3 giga-octets de données. Cela s’effectue toutes les dix minutes que le satellite se trouve dans le champ de vision des stations de réception dans le nord de la Scandinavie et en Alaska. Cela représente quelque 25 giga-octets de données brutes par jour. Chez nous, nous traitons 250 giga-octets de données brutes par jour, afin de les rendre utilisables.”

“Il faut considérer cela comme une sorte de fichier zip. Une vaste matrice avec des images, des données GPS, des données d’altitude et d’autres métadonnées. C’est bien plus que simplement une photo.”

Que deviendra le satellite après la phase expérimentale?

CLARIJS: “Il continuera de tourner. L’objectif est que nous le désactivions après octobre 2021. Il continuera alors de dériver, tout en restant entièrement dans la partie obscure de la Terre.

“Ensuite, il se peut qu’il puisse être réutilisé après 6-7 ans, lorsqu’il commencera à revenir dans la lumière par l’autre côté de la Terre. A présent, on prend des photos, lorsque le satellite se déplace du nord vers le sud, mais dans le futur, il pourrait commencer à faire le chemin inverse. Mais peut-être que tel ne sera pas le cas ou partiellement. Il n’existe pas encore de scénario.

Et si cela ne réussit pas?

CLARIJS: “Il continuera alors à dériver et se consumera probablement à long terme dans l’atmosphère.”

Ne serait-ce alors pas préférable de détruire le satellite ou de le repousser?

CLARIJS: “Le but n’est pas de le détruire. Nous ne le voulons pas, parce qu’il y déjà assez de déchets dans l’espace.

Un satellite incontrôlé n’est-il pas plus dangereux que des déchets plus petits au niveau impact?

CLARIJS: “Certainement pas. L’Inde l’a fait en 2019 avec une fusée qui a fait exploser un satellite inutilisé. Mais ces divers déchets sont arrivés tout près d’un satellite américain, ce qui a provoqué un litige international. Mieux vaut donc ne pas agir ainsi.”

VANDENABEELE: “A cause de la vitesse, même un fragment de quelques centimètres peut mettre un satellite hors d’usage. Il y a des instituts qui suivent en permanence tous les déchets faisant au moins dix centimètres dans l’espace. Pour ce qui est de PROBA-V, on a dans le passé déjà vécu des moments de tension, lorsqu’un objet était censé passer à quelques mètres du satellite. Tout s’est toujours bien passé, mais plus on lance de satellites, plus il y a de risques.”

“Depuis quelques années, un satellite doit disposer d’une propulsion, ce qui permet de le déplacer de quelques mètres, si un gros déchet se présente.”

Comme une collision avec d’autres satellites? La Belgique a récemment pu voir par deux fois un train Starlink de SpaceX, qui veut en lancer des milliers.

CLARIJS: “Les satellites de Musk sont moins un problème pour nous. Ils se situent en effet à une altitude de quelque 550 kilomètres de la Terre, alors que PROBA-V en est éloignée de 825 kilomètres.”

L’avenir: services et données ouvertes

La mission de PROBA-V se termine, mais VITO continuera de traiter les images de son successeur (Sentinel 3, se composant de deux satellites) et de fournir des services. Qu’est ce que cela signifie?

CLARIJS: “Ce sont des données disponibles gratuitement et sur lesquelles des organisations peuvent elles-mêmes baser des services. Dans ce but, nous avons entre-temps démarré la plate-forme Terrascope, où nous stockerons les données tant de PROBA-V que des satellites Sentinel. Aujourd’hui, on y a aussi prévu un environnement ‘cloud’, où les utilisateurs pourront solliciter gratuitement des machines virtuelles gratuites et travailler directement sur les données. A partir de là, ils pourront élaborer des services ou en tirer des notions. Avec Terrascope, nous avons créé une véritable trousse d’outils que nous comptons étoffer dans les années à venir.”

“Au niveau des services, cela signifie que nous ouvrirons des AP pour pouvoir visualiser des données et faciliter leur analyse. Nous voulons être aussi ouverts que possible.”

Quelle sorte de service cela peut-il être?

VANDENABEELE: “Si on considère par exemple CNN, cette chaîne affiche régulièrement des cartes de la qualité de l’air, ce qui veut dire que les données proviennent de l’initiative Copernic de la Commission européenne. Les données émanent d’un des satellites Sentinel sur lequel s’articule ce type de service.”

“Le changement gagne aussi l’ESA. Lorsque nous avons commencé avec SPOT, le focus était très clairement mis sur le développement technologique et la grande infrastructure aéronautique. A présent, l’ESA se concentre nettement davantage sur ce qui est possible de faire avec les données. Cela signifie aussi qu’il n’y a pas que les firmes aéronautiques qui sont financées par l’ESA, mais aussi les entreprises actives dans les données.”

Si on prend en compte l’ensemble de la mission PROBA-V, quel a été son impact pour notre pays?

VANDENABEELE: “Cela donné un énorme ‘boost’ à la visibilité de l’industrie aéronautique belge. Tel est le cas notamment de QinectiQ qui a construit le satellite, et d’OIP qui a conçu la caméra. Il y a dix ans, il régnait pas mal de scepticisme car on pensait que la Belgique n’en serait pas capable. Mais les résultats sont nettement meilleurs que prévu. Il y a même eu de l’intérêt des Etats-Unis. L’expertise de VITO dans le calibrage et le traitement des données est d’un niveau mondial. Tous les partenaires de ce projet ont bénéficié d’une visibilité bien plus grande.”

Y aura-t-il un nouveau satellite belge?

CLARIJS: “Nous sommes occupées à préparer un ‘cubesat’, à savoir un mini-satellite, avec lequel nous voulons démontrer que nous pouvons faire pareil avec la même caméra, mais sur une petite plate-forme. PROBA-V fait environ un mètre cube, alors que le cubesat a un volume de 12 litres.”

“Nous voulons fusionner les gisements de données de PROBA-V et du cubesat pour voir si on peut en tirer des images de haute qualité.”

VANDENABEELE: “C’est ce qu’il y a de bien dans cette histoire. SPOT était un mastodonte de satellite, et la Belgique ne pourrait plus jamais s’en payer un à elle seule. PROBA-V était déjà nettement plus petit. Cette évolution se poursuit avec le cubesat. Ce marché de la technologie miniaturisée est nettement plus flexible et intéressant pour des acteurs d’un pays comme la Belgique.”