Dans un environnement technologique où le changement climatique devient de plus en plus prononcé, les missions d'observation de la Terre gagnent en importance. Dans ce contexte, le dernier projet de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) – la mission HydroGNSS – entre rapidement dans ses phases finales avant son lancement. Ils se trouvent actuellement en Californie, prêts pour les procédures finales avant le décollage en orbite.
Qu'est-ce que HydroGNSS et pourquoi est-il important
La mission HydroGNSS (Hydrological GNSS Reflectometry) fait partie du programme FutureEO de l'ESA, au sein duquel est définie la catégorie des missions « Scout » — des campagnes satellitaires rapides, agiles et relativement peu coûteuses visant à démontrer de nouvelles méthodes et technologies d'observation de la Terre. Les missions Scout sont conçues pour fournir des résultats scientifiques dans un court laps de temps (environ trois ans) avec un budget limité.
Le lancement d'HydroGNSS est prévu pour la fin de 2025, dans le but de compléter et de relier les données des missions existantes telles que SMOS de l'ESA ou la prochaine mission Biomass.
Cadre technique : deux microsatellites et la réflectométrie GNSS
Contrairement aux instruments satellitaires classiques, HydroGNSS utilise une méthode connue sous le nom de réflectométrie GNSS (GNSS-R). Cette technique utilise les signaux de navigation que les systèmes mondiaux de navigation par satellite (tels que Galileo et GPS) émettent vers la Terre — mais elle ne reçoit pas seulement les signaux directs, mais aussi ceux qui sont réfléchis par la surface de la Terre. En analysant les différences entre le signal direct et le signal réfléchi, il est possible de tirer des conclusions clés sur les caractéristiques du sol, de la végétation, des eaux, de la glace et de la biomasse.
HydroGNSS utilisera deux microsatellites identiques, stationnés sur une orbite d'une altitude de ~500–600 km, et positionnés à 180° l'un de l'autre afin d'améliorer la fréquence temporelle de revisite des données. Chaque satellite pèse environ 65 kg et a des dimensions d'environ 50 × 50 × 70 cm.
Le principe de fonctionnement est le suivant : les satellites de navigation GNSS émettent en continu des signaux micro-ondes en bande L dirigés vers la surface de la Terre. Une partie de ces signaux atteint directement le récepteur du satellite, tandis qu'une autre partie est réfléchie par la surface de la Terre et est ensuite reçue comme un signal réfléchi. Les changements dans le signal réfléchi (en phase, en intensité, en polarisation) transportent des informations sur les propriétés physiques de la surface — l'humidité du sol, la végétation, les étendues d'eau, l'état de gel/dégel et la biomasse aérienne.
Variables climatiques ciblées et application scientifique
La tâche principale de la mission HydroGNSS est de mesurer plusieurs variables clés qui font partie des Variables Climatiques Essentielles (VCE), telles que définies par le Système Mondial d'Observation du Climat (GCOS). Celles-ci sont :
- Humidité du sol (soil moisture)
- Zones inondées et zones humides (inundation / wetlands)
- État de gel/dégel (freeze/thaw) – en particulier sur le pergélisol
- Biomasse aérienne (above-ground biomass)
En outre, la mission surveillera la vitesse du vent au-dessus des océans et la couverture spatiale de la glace de mer en tant que produits secondaires.
Les données sur l'humidité du sol provenant de l'espace sont extrêmement importantes pour la météorologie, la prévision des inondations et des sécheresses, la gestion de l'eau, l'agriculture, la modélisation du changement climatique, ainsi que pour la surveillance du pergélisol et de l'état de la végétation. La biomasse mesure la quantité de matière organique au-dessus du sol — un paramètre clé pour comprendre le cycle mondial du carbone, surveiller les ressources forestières et évaluer le risque d'incendies de forêt.
Statut actuel : approbation, tests, acceptation en vol
En septembre 2025, la mission HydroGNSS a franchi une étape importante — la Revue d'Acceptation en Vol (FAR). Cet ensemble final de tests confirme que les satellites sont prêts pour le transport vers le site de lancement et pour le lancement, et qu'ils satisfont à toutes les exigences techniques, de sécurité et de mission. Il se trouve actuellement dans les installations de Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) au Royaume-Uni, où des salles blanches et des vérifications finales ont été effectuées.
Selon les dernières informations, il est prévu de transporter les satellites en Californie pour les placer sur la rampe de lancement, après quoi le lancement est attendu au quatrième trimestre 2025 à l'aide d'une fusée Falcon 9.
Il est important de noter qu'à l'origine, la mission était prévue avec un seul satellite, mais au cours du développement, il a été décidé de construire deux satellites identiques afin d'augmenter la fréquence de couverture et l'efficacité scientifique. L'idée est qu'une constellation double réduira de près de moitié le temps entre les mesures répétées d'un même lieu.
Concepts de missions rapides (agiles) et rôle du programme Scout
Les missions Scout, telles que HydroGNSS, sont conçues comme un segment complémentaire des missions de recherche traditionnelles (par exemple, Earth Explorer). Elles visent à apporter innovation et flexibilité grâce à des satellites plus petits, des coûts plus faibles (< ~ 35 millions d'euros) et un cycle de développement plus court (~3 ans).
Dans le contexte du programme d'Observation de la Terre de l'ESA, les missions Scout servent à tester de nouvelles techniques — comme la réflectométrie GNSS — et à examiner leur utilité pratique dans l'observation satellitaire quotidienne. HydroGNSS est la première des trois missions Scout prévues, posant ainsi les bases des futures approches en matière d'observation du climat et de l'hydrologie.
Grâce à son agilité et à son innovation, la mission pourrait ouvrir la voie à des réseaux de satellites à faible coût et reproductibles qui pourraient à l'avenir fournir des données continues pour le suivi du climat, de l'eau et de la végétation — sans les coûts élevés et les longs délais de développement.
Défis technologiques et impact attendu
Bien que la réflectométrie GNSS ait un grand potentiel, elle n'est pas sans défis. Par exemple, les signaux sont très faibles et difficiles à distinguer du bruit de fond. Des techniques sophistiquées de traitement du signal, des corrections de polarisation, des mesures multifréquences et des modèles d'inversion qui convertissent directement les réflexions en paramètres physiques (par exemple, l'humidité du sol) sont nécessaires.
De plus, pour les données sur la biomasse, la mission tentera de distinguer les composantes de la végétation — feuilles, branches et troncs — en fonction de la manière dont le signal est réfléchi et perd de l'énergie à travers les couches de végétation. Cela nécessite des modèles qui relient les caractéristiques structurelles de la forêt aux signaux mesurables.
Dans la phase finale, les résultats de la mission pourraient améliorer considérablement les modèles du système terrestre (Earth system models), car ils offriront des données à haute résolution spatiale et temporelle pour des variables clés de l'hydrosphère et de la biosphère. Dans les zones sensibles aux événements climatiques extrêmes — comme les sécheresses, les inondations, les changements de régimes hydriques — de telles données peuvent s'avérer d'une très grande valeur pour la déclaration et la prévention des risques.
De plus, HydroGNSS est un modèle de projet de durabilité — développé avec un budget relativement faible, avec des satellites de faible masse et une conception modulaire, dans le but de démontrer que des missions scientifiquement précieuses ne doivent pas dépendre exclusivement de grands programmes spatiaux.
Où il fournira des données indispensables – à une époque de transition
L'une des principales raisons du lancement de la mission en ce moment est le fait que les missions complémentaires qui ont jusqu'à présent fourni des données sur l'humidité du sol, comme SMOS de l'ESA ou SMAP de la NASA, arrivent lentement à la fin de leur durée de vie opérationnelle. HydroGNSS a le potentiel de prendre leur relais et d'assurer la continuité des données.
De plus, HydroGNSS renforcera les données sur la biomasse par rapport à la mission Biomass, en couvrant des zones en dehors de la portée opérationnelle de cette mission et en permettant des mesures répétées plus rapides et la détection des changements dans la végétation.
Le chemin vers le lancement et ce qui suit
Après que les satellites ont passé la Revue d'Acceptation en Vol (FAR) — qui est la vérification finale de leur préparation au lancement — la prochaine étape est le transport vers le site de lancement en Californie, l'intégration sur la fusée et les préparatifs pour le lancement.
La fusée Falcon 9, qu'ils prévoient d'utiliser pour le lancement, a jusqu'à présent réalisé de nombreuses missions et est considérée comme une option fiable pour mettre des satellites en orbite. Le plan est que les satellites soient lancés ensemble comme une petite paire de constellation.
Une fois placés en orbite, une phase de mise en service (`commissioning`) suivra, comprenant l'étalonnage des instruments et les tests des systèmes. Ensuite, les mesures opérationnelles quotidiennes et la transmission des données vers la Terre commenceront, où des algorithmes sophistiqués traiteront les signaux réfléchis en paramètres géophysiques utiles.
La mission HydroGNSS est — malgré son échelle relativement "petite" — une avancée majeure dans le développement de la technologie spatiale pour les applications climatiques et hydrographiques. Si elle se réalise comme prévu, elle pourrait devenir un élément clé d'un réseau mondial de surveillance de l'humidité du sol, des cycles hydrologiques et de l'état de la végétation — à une époque où une telle surveillance continue est essentielle.
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Heure de création: 30 septembre, 2025