Séminaire de Silvère Gousset et Etienne Lecoarer (Univ. Grenoble) Résumé

Article mis en ligne le 26/01/2018

NanoCarb

NanoCarb est une mission spatiale miniaturisée pour la mesure des principaux gaz à effet de serre. Elle se construit autour d’un concept novateur de spectro-imageur à transformée de Fourier compact et statique, développé entre l'ONERA et l'IPAG ces dernières années [Brevet n°16 56162, du 30 Juin 2016]. Le principe repose sur une matrice d’interféromètres couplée à un détecteur infrarouge, permettant l’enregistrement en une image de l’information spatiale et spectrale, sans éléments mobiles, pour une classe d’instrument de l’ordre du kilogramme (régulation thermique comprise). La mission NanoCarb a pour objectif la mesure du CO2 intégrée sur la colonne densité avec une erreur statistique meilleure que 1 ppm, pour une résolution spatiale de 3km au sol sur 150 km de fauchée. Un financement Européen (H2020 « SCARBO », Space CARBon Observatory) piloté par Airbus, vise à étudier la faisabilité d’une constellation hybride basée entre autres sur des nano-satellites NanoCarb couplés à une mission de référence telle MicroCarb, dans l’objectif de délivrer des cartes globales et journalières d’émission de CO2. Nous menons dans le cadre de ce projet une étude avec l’ONERA sur le dimensionnement de l’instrument puis sur l’évaluation de ses performances. Un prototype sera ensuite réalisé et fera l’objet d’une campagne de mesure aéroportée après des tests de validation en laboratoire.

La spécificité de NanoCarb réside dans l’échantillonnage parcellaire de l’interférogramme par l’instrument, imposant une estimation des paramètres géophysiques directement dans le domaine de Fourier et non sur une radiance spectrale. Une telle approche a été appliquée dans le cadre de l’instrument IASI, montrant une réduction de l’impact des biais géophysiques sur la mesure [Grieco et al. 2011, Serio et al. 2012]. Dans ce cadre, nous avons développé un modèle inverse basé sur le code de transfert radiatif LBLRTM et un algorithme de Levenberg-Marquardt couplé à un modèle instrumental de NanoCarb. Cet outil nous a permis de réaliser des premières estimations de performances sur des radiances synthétiques sur la bande du CO2 à 1.6 µm de l’ordre du ppm, avec une minimisation de l’impact de la vapeur d’eau sur la mesure. D'autres résultats encourageant ont été obtenus pour le CH4.

Après une description de la mission NanoCarb et de son concept instrumental, nous présenterons la méthodologie de dimensionnement et d’évaluation des performances. Nous donnerons et discuterons ensuite les premiers résultats de l’étude. Ce sera également l’occasion de discuter des possibilités du concept pour d’autres applications après transposition dans l’UV, comme la chimie de la haute atmosphère ou encore la mesure multiaxiale d’aérosols.