Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :
Les agences spatiales partenaires :
Partenaires scientifiques :
Publications scientifiques :
Diffusion des données de l’altimétrie satellitaire :
Le segment sol de la mission SWOT comporte :
Les données acquises par le satellite (7,9 Tb par jour) sont transférées quotidiennement au JPL par un serveur spécifique.
On distingue deux modes d’acquisition, correspondant à des résolutions et des thématiques différentes :
Les contributions du CNES et de la NASA en matière de traitements opérationnels se répartissent de la manière suivante :
SWOT est constitué d’un nouveau type de plateforme développée par Thales Alenia Space, permettant l’emport d’une charge utile de 850 kg / 1550 W.
Sa charge utile est constituée des instruments principaux suivants :
Un rétro-réflecteur laser permettant de calibrer précisément les autres instruments par l'analyse de tirs laser effectués à partir du sol et réfléchis à bord par un ensemble de miroirs.
La plateforme SWOT assure la fourniture d’énergie électrique au satellite, le contrôle d’attitude, la gestion des données charge utile et leur transmission vers le sol à travers la bande X, ainsi que le contrôle thermique de l’ensemble du satellite. Elle comporte un système de propulsion permettant d’assurer le contrôle d’orbite et la rentrée contrôlée en fin de vie. Un soin particulier a été apporté aux micro-vibrations afin de ne pas perturber la mesure interférométrique.
L’avionique est issue d’une ligne de produits génériques développée par Thales Alenia Space, optimisée via la ligne de produits ISIS du CNES pour la commande-contrôle du satellite.
Une mémoire de masse haute performance de 4 Tbit permet d’acquérir et de stocker les données à très haut débit de KaRIn et les transférer ensuite vers la télémesure bande X.
Un générateur solaire de 30 m2 est nécessaire pour alimenter le satellite, quelles que soient les conditions d’ensoleillement de l’orbite.
La mesure des hauteurs d’eau est effectuée par le radar interférométrique large fauchée KaRIn, fonctionnant en bande Ka. Cet instrument innovant, dérivé des instruments américains SRTM et WSOA, a été développé par le JPL. Il est caractérisé par deux antennes d’émission/réception fonctionnant simultanément et situées aux deux extrémités d’un mât de 10 m d’envergure. C’est cette configuration particulière qui permet la mesure interférométrique nécessaire à la précision, la résolution spatiale et la large fauchée de la mission SWOT.
KaRIn fonctionne suivant le principe d’un SAR (Radar à Synthèse d’Ouverture) en éclairant deux fauchées d’une cinquantaine de kilomètres de part et d’autre de la trace. KaRIN embarque un équipement radar fourni par Thales Alenia Space, le RFU (Radio Frequency Unit).
Caractéristiques de l'instrument KaRIn :
Le module Nadir comporte un altimètre conventionnel du type de celui embarqué sur les missions Jason (bandes C et Ku) fourni par le CNES. Il complète l’instrument principal KaRIn pour assurer nominalement la continuité des mesures altimétriques dans les grandes longueurs d’onde (>1000 kms) et constitue un point d’appui à la calibration de l’altimètre interféromètre KaRIn.
Le radiomètre AMR (Advanced Microwave Radiometer), réalisé par le JPL, mesure la quantité de vapeur contenue dans l’atmosphère à 3 fréquences (18, 24 et 34 gigahertz) afin d’améliorer la précision de la mesure altimétrique.
Le récepteur DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite), semblable à celui de Sentinel-3, mesure au centimètre près l’orbite du satellite, grâce à un réseau d’une soixantaine de stations réparties sur tout le globe. Il est complété par le GPS de précision GPSP, dont les performances sont basées sur l’héritage de l’instrument embarqué sur JASON 3.
Les satellites sont à l’origine de grandes avancées dans le domaine de l’environnement. En particulier, l’altimétrie océanographique depuis l’espace a révolutionné la connaissance des océans et de leur influence sur le climat (l’appréhension globale des phénomènes El Nino en est l’exemple le plus frappant). Cette technique de mesure de la hauteur des océans par satellite, élaborée depuis une trentaine d’années, est le fruit d’une coopération très fructueuse entre la France et les États-Unis.
Les recherches dans le domaine ont montré qu’il était possible d’augmenter les capacités des prochaines générations d’instruments altimétriques au-dessus des océans (balayage d’une plus grande zone), tout en accédant à un nouveau champ de mesure : la hauteur des eaux de surface continentale (lacs, fleuves…).
À ce jour, l’hydrologie repose essentiellement sur des limnigraphes et des sondes installées au bord des cours d’eau ou des lacs. Ces instruments sont répartis très inégalement à la surface du globe, et leur maintenance et leur étalonnage sont souvent problématiques. La mesure depuis l’espace permettra d’assurer la régularité et l’homogénéité des mesures sur tous les lacs et fleuves majeurs.
Le CNES et la NASA, en collaboration avec l’agence spatiale canadienne (CSA) et l’agence spatiale britannique (UKSA), ont développé une mission spatiale utilisant un nouveau concept technique : l'altimétrie interférométrique. Cette mission, appelée SWOT (Surface Water & Ocean Topography), améliore l’observation des océans, hauturiers et côtiers, et permet de mesurer les hauteurs d'eau (et leurs dérivées spatio-temporelles) des fleuves, lacs et zones inondées. Ce partenariat prolonge la coopération de long terme entre le CNES et la NASA, marquée par la réalisation des satellites Topex-Poséidon et de la série des Jason (1, 2 et 3).
Par rapport à l'altimétrie conventionnelle qui fournit des données ponctuelles le long de profils espacés de plusieurs dizaines voire centaines de km, l'altimétrie interférométrique fournit une image bidimensionnelle avec une résolution horizontale de l'ordre de 50 à 100 m.
La mission SWOT constitue une rupture de concept majeure dans l’altimétrie spatiale. Elle ouvre une nouvelle filière scientifique et crée des perspectives pour une filière opérationnelle en y positionnant l’industrie française.
Caractériser les circulations océaniques
Cartographier et mesurer les eaux continentales
Mesurer les hauteurs et les débits des fleuves
Améliorer les modèles de prévision des crues
L’imagerie avancée de SWOT, avec son interféromètre radar en bande Ka (KaRIn), va considérablement améliorer l’observation des eaux de surface océaniques et continentales. En effet, SWOT permet de collecter des mesures très fines de la hauteur des océans, avec une résolution spatiale 10 fois supérieure à celle obtenue à partir des satellites altimétriques qui l’ont précédé. SWOT fournit en effet des données altimétriques sur une fauchée de 2 x 50 km avec une résolution spatiale d’observation de 15 km.
Le principal apport de SWOT dans le domaine de l’océanographie consiste à caractériser précisément les circulations de type méso-échelle et sub-méso-échelle (de quelques dizaines à quelques centaines de km), qui jouent un rôle majeur dans le transport d’énergie dans les océans, et dans les mécanismes d’absorption du CO2.
Ces performances vont permettre d’étudier la circulation océanique globale, les tourbillons marins et les courants côtiers jusqu’à une échelle de 10 km.
La connaissance fine de la dynamique des océans impacte directement la fiabilité et la pertinence des prévisions de la montée du niveau des océans à l’échelle globale et régionale, celles des cyclones et plus largement celles du climat. Elle permet la mise en place d’applications dans tous les secteurs « bleus » de l’économie, comme l’aide à la navigation et aux opérations de secours en mer, l’étude des phénomènes d’érosion côtière, et l’aide aux communautés pour mieux se préparer face aux évènements météorologiques et climatiques extrêmes.
SWOT donnera également accès aux effets de la circulation côtière sur la vie marine, les écosystèmes, la qualité de l’eau, les transports, et permettra une meilleure modélisation du couplage océan/atmosphère. C’est une contribution majeure à l’océanographie opérationnelle (services de prévision et de surveillance des océans, météorologie).
SWOT s’annonce comme une révolution dans la gestion de l’eau et de l’hydrologie. Dans le domaine de l’hydrologie des surfaces continentales, le satellite mesure à grande échelle les changements de stockage d’eau des principales zones humides, lacs et réservoirs (on estime à plus de 30 millions le nombre de lacs dans le monde qui ont une superficie supérieure à 1 hectare). Cela permet de cartographier et de suivre les hauteurs de tous les plans d’eau de superficie supérieure à 250 x 250 m, par tous les temps (dans la limite d’un taux de précipitation important), puisque la mesure n’est pas impactée par le couvert nuageux. D’autre part, SWOT mesure précisément les hauteurs et les débits des fleuves de largeur supérieure à 100 m (avec un objectif de 50 m).
Ces observations hydrologiques sont extrêmement importantes pour notre connaissance de la dynamique globale des eaux des surfaces terrestres et de leurs interactions avec la partie côtière des océans au niveau des estuaires. Cette nouvelle capacité permet de surveiller l’évolution des stocks d’eau douce dans le contexte du changement climatique, notamment dans les zones où peu d’observations existent. Les mesures in situ (limnigraphes) ou à partir d’avion ne délivrent que des données parcellaires, et aucun autre instrument embarqué à bord d’un satellite n’est capable aujourd’hui de mesurer régulièrement et globalement les plans d’eau sur toute la surface de la planète.
À partir des données SWOT et d’autres données, il sera possible d’améliorer les services actuels et de créer de nouveaux services relatifs à la gestion de l’eau. Les données SWOT, combinées aux autres observations spatiales, aux prévisions météorologiques et à la modélisation hydrologique et hydraulique des fleuves permettront aussi à mieux se préparer face aux évènements hydrologiques extrêmes, tels que les inondations. Les données de SWOT, combinées aux autres observations spatiales (radar, SAR, InSAR, optique...), aux prévisions météorologiques et à la modélisation hydrologique et hydraulique des fleuves, contribueront significativement à l’amélioration des systèmes de prévision des crues. SWOT contribuera également à l’amélioration de la cartographie des bassins d’inondation après les crues.
Outre son apport unique à l’hydrologie et à l’océanographie haute résolution, SWOT permet également d’observer et d’analyser les processus de dynamique des estuaires, le géoïde marin, la bathymétrie océanique, ainsi que la glace d’une partie des calottes polaires et de la banquise.
Prolongement de la coopération historique du CNES et de la NASA dans le domaine de l’altimétrie spatiale, le concept de SWOT fait l’objet d’un groupe de travail conjoint dès 2007 pour de nouvelles applications en hydrologie continentale et en océanographie. Le programme est initié l’année suivante.
SWOT a été développé conjointement par le CNES et la NASA, avec la contribution de l'Agence spatiale canadienne (CSA) et de l'Agence spatiale du Royaume-Uni (UKSA).
SWOT a été lancé par un lanceur Falcon 9 de la société SpaceX fourni par la NASA depuis la base de Vandenberg aux États-Unis. La séparation avec le lanceur est intervenue 52 minutes après le lancement, et 1h 25min après celui-ci, le centre de contrôle principal du CNES à Toulouse a confirmé la première acquisition de signal et la bonne santé du satellite.
La fin de la phase de validation du satellite a été décrétée en décembre 2024, confirmant la qualité et la précision exceptionnelles des mesures effectuées par SWOT. Cette étape a ouvert la voie à la diffusion de données scientifiques validées.
Conformément à l’accord de mise en œuvre ou « Implementing Arrangement » établi entre le CNES et la NASA le 2 mai 2014, les engagements et responsabilités des deux agences sont les suivants :
Côté CNES :
Côté NASA :
Par ailleurs, un accord de coopération bilatérale entre le CNES et l’agence spatiale britannique UKSA a été signé le 29 septembre 2014. Il établit que l’UKSA finance l’intégralité du développement du duplexer du RFU par Honeywell-UK.
Une autre coopération a été signée en 2014 entre la NASA et l’agence spatiale canadienne (CSA). Selon cet accord, CSA finance le développement des amplificateurs RF (EIK) qui sont intégrés dans le système d’amplification de KaRIn (HPA).
Pour aller plus loin, voici des liens vers des sites externes que vous pouvez consulter :
ROBUSTA (Radiation On Bipolar for University Satellite Test Application) est issu d’un appel à idées du CNES en 2006. Le développement de ce premier cubesat 1U a duré 6 ans, impliquant 20 permanents de l’université de Montpellier (chercheurs, professeurs, techniciens) et plus de 200 étudiants (issus d’IUT, de masters, ou de thèses). Le nanosatellite, lancé à l’occasion du premier tir de Vega, le 13 février 2012, ne fonctionne malheureusement pas en orbite. Mais cette expérience est à l’origine de la création, en juillet 2011, du Centre Spatial Universitaire de Montpellier (CSUM).
C’est dans ce contexte qu’a été développé ROBUSTA-1B, cubesat dérivé de ROBUSTA. Sa mission consiste à mesurer des doses de radiation et des paramètres électriques sur des composants bipolaires en orbite basse. Ces données sont stockées en mémoire à bord pour être ensuite envoyées à la station sol lors de survols de la région de Montpellier.
L’objectif secondaire de ROBUSTA-1B consiste à valider en vol la plateforme ROBUSTA-1U développée par le Centre Spatial Universitaire. Pour cela, les données sur l’état de santé du satellite sont régulièrement mesurées et transmises à la station sol.
Lancé en 2017, ROBUSTA-1B a parfaitement fonctionné pendant 6 mois. Il a ensuite continué à transmettre des télémesures de servitudes et de la charge utile, mais il n’était plus possible de lui envoyer des télécommandes. Plus de 50 étudiants ont contribué à ce projet.
XCUBESAT et SPACECUBE sont les 2 premiers doubles cubesats (10 x 10 x 22,7 cm) français, mis en orbite depuis la Station spatiale internationale en mai 2017. Ils ont été développés en synergie entre l’École Polytechnique et l’École des Mines de Paris, dans le cadre du projet international QB50 porté par le laboratoire Belge Von Karman Institute for Fluid Dynamics. Plus de 70 étudiants de l’École des Mines de Paris et 10 étudiants de BTS ont contribué au développement de SPACECUBE. Plus de 80 étudiants de l’École Polytechnique ont contribué au développement d’XCUBESAT.
Les 2 cubesats sont équipés de l’instrument FIPEX qui mesure la densité d’oxygène sur la durée de vie des satellites en orbite basse. Un seul segment sol pour les deux cubesats a été mis en place au sein de l’École polytechnique.
XCUBESAT a transmis des télémesures à partir de sa mise en orbite. Après environ 1 an et 9 mois de fonctionnement il est rentré dans l’atmosphère le 4 février 2019. SPACECUBE a émis le signal UHF de télémesure, mais peu de données ont été analysées du fait d’un signal radiofréquence bruité. SPACECUBE est rentré dans l’atmosphère début mars 2019.
4e cubesat du programme JANUS, ENTRYSAT fait partie des 10 démonstrateurs en orbite du projet QB50. C’est aussi le premier cubesat français de format 3U (10 cm x 10 cm x 30 cm) à être réalisé dans le cadre d’un projet étudiant. Conçu par l’ISAE-SUPAERO avec le soutien du CNES et en collaboration avec l’ONERA, ENTRYSAT a impliqué tous les départements de l’école. Plus de 90 étudiants y ont contribué, en collaboration avec des équipes de chercheurs, et avec le support d’expertise et de test du CNES.
Premier cubesat dédié à l’étude de la rentrée atmosphérique des débris orbitaux, sa mission principale consistait à mesurer des paramètres de position, de pression, de température et de flux de chaleur. ENTRYSAT devait également effectuer diverses expériences technologiques de communication avec le sol et de mesures des caractéristiques de l’atmosphère.
ENTRYSAT était suivi et contrôlé depuis Toulouse par la station sol de l’ISAE-SUPAERO mais la liaison avec le satellite a été perdue une dizaine de jours après son déploiement, en juillet 2019. Il devait être opéré par le centre de contrôle situé au sein du Centre Spatial Universitaire Toulousain (CSUT), jusqu’à sa rentrée prévue environ un an après son injection en orbite.
EYESAT est un triple cubesat (34 x10 x 10 cm) qui s’inscrit dans le cadre de JANUS puis Nanolab Academy en tant que projet pilote. Il a été développé par plus de 200 étudiants principalement en stage au CNES ou dans les établissements partenaires, issus d’écoles d’ingénieurs ou d’universités.
EYESAT se compose de deux parties : un mini-télescope destiné à remplir la mission scientifique, et une plateforme constituée d’un ensemble d’équipements pour faire fonctionner le satellite sur son orbite (gestion de l’énergie bord, contrôle de la température, pilotage de l’attitude…).
Après la phase de conception détaillée, clôturée en mars 2016, et la qualification du satellite, le lancement d’EYESAT a eu lieu le 18 décembre 2019. Durant les premiers mois d’exploitation en orbite, l’ensemble des sous-systèmes ont pu être testés avec succès, y compris sa capacité du satellite à acquérir et transmettre des images du ciel et de la Terre. Malgré des capacités de pointage excellentes, l’usure prématurée des roues à inertie du satellite n’a pas permis d’atteindre les objectifs scientifiques de la mission, à savoir étudier la lumière zodiacale et imager la voie lactée dans 4 bandes spectrales (rouge, vert, bleu et proche infrarouge). Toutefois, à l’exception des roues, tous les sous-systèmes ont parfaitement fonctionné et permis des expérimentations inédites sur les équipements de la plateforme, jusqu’à sa rentrée dans l’atmosphère, en 2023. EYESAT a ainsi fait la démonstration d’une dizaine de nouvelles technologies issues pour la plupart de la R&D du CNES.
CASAA-Sat est le premier projet de nanosatellite étudiant marseillais (Cartographie de la SAA, au standard 2U : 10 x 10 x 20 cm), initié en 2013 par le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) et intégré dans le programme Nanolab Academy, entre l'Université d'Aix-Marseille et le CNES.
L’objectif principal, en plus de permettre aux étudiants de travailler sur des concepts avancés comme le contrôle d’attitude du satellite, la modélisation de son alimentation énergétique, la transmission UHF/VHF, est d’étudier l’Anomalie magnétique de l’Atlantique Sud (SAA). Sur une orbite polaire à 517 km d’altitude, le satellite devait survoler régulièrement l’Argentine et le Brésil, zone dans laquelle ce phénomène est le plus observable. Un autre objectif était de suivre les erreurs accumulées dans un circuit intégré soumis en environnement spatial et développé par l'IM2NP (laboratoire de microélectronique de Provence).
De nombreux étudiants de différentes disciplines en masters, écoles d'ingénieurs, licences et DUT, ont été impliqués chaque année, soit un total de plus de 200 étudiants, dont 32 à temps plein en projet de fin d'études, et ont chacun apporté leur pierre à cet édifice. La station sol au LAM a été testée avec des radioamateurs et validée, le CubeSat a subi avec succès tous les tests fonctionnels et environnementaux et a rempli plusieurs procédures administratives : CASAA-Sat était prêt au lancement. Mais malheureusement, il n'a pas pu opérer, car il a été détruit lors de l’échec du lancement de la fusée Kinética-1, en Chine à Jiuquan, le 27 décembre 2024.
Ce CubeSat a pour mission de servir de relais de communication entre des navires en mer Méditerranée et Météo France, qui utilisera des données issues de l'analyse des perturbations des signaux GNSS pour ses prévisions et l’amélioration de ses modèles, en particulier sur les épisodes cévenols (pluies orageuses violentes spécifiques des Cévennes). Dans la continuité de la filière ROBUSTA développée par le Centre spatial de l'Université de Montpellier (CSUM), il s’agit du premier cubesat 3U (10 x 10 x 30cm) réalisé par la structure. Initié en 2013, le projet a fait intervenir plus de 300 étudiants. Il est soutenu par le CNES à travers le projet par Nanolab Academy, et par la Fondation Van Allen de l'Université de Montpellier.
Équipé de panneaux solaires et d’antennes déployables, d'un contrôle d'attitude 3 axes ou encore d'une carte Bande S, il s’agit autant d’une démonstration technologique pour le CSUM et ses partenaires industriels que d’une réalisation d’utilité publique. Seul passager universitaire sur le vol inaugural d’Ariane 6 le 9 juillet 2024, la mission de ROBUSTA-3A est prévue pour durer au minimum 2 ans.
Au cours de sa première année dans l'espace, ROBUSTA-3A a transmis une quantité importante de données sur le fonctionnement de la plateforme et a permis au CSUM d'accumuler un retour d'expérience qui sera crucial pour les futurs projets.
IGOSAT (Ionospheric & Gamma-ray Observations SATellite) est le premier satellite de l’Université Paris Cité. Ce projet éducatif et scientifique est soutenu par l’Université Paris Cité, le laboratoire APC (AstroParticule et Cosmologie), l’IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) et le CNES via le programme Nanolab Academy. Il s’agit d’un CubeSat 3U qui a impliqué plus de 300 étudiants français et internationaux, de la phase 0 à la phase D depuis 2012.
IGOSAT permettra d'étudier l'environnement radiatif proche de la Terre grâce à deux charges utiles qui bénéficient de l'expertise de deux laboratoires du CNRS :
Ce projet de nanosatellite rassemble des étudiants, des ingénieurs et des chercheurs dans le but d'apporter une contribution à l'étude de l'environnement terrestre, tout en permettant la qualification spatiale de nouveaux détecteurs, utilisés à des fins scientifiques. Le lancement est prévu pour l'année 2026.
Le projet OGMS-SA (OutGassing Material Study by Spectroscopy Analysis), initié en 2013 par le campus spatial de l’UPEC (Université Paris-Est Créteil), faisait partie initialement du projet QB50 en tant que démonstrateur en orbite. La date de lancement n’est pas connue à ce jour.
Désormais, tous les projets menés dans le cadre de Nanolab Academy utilisent une même plateforme nanosatellite héritée des développements R&T qui ont été faits au CNES, en particulier pour construire le satellite EyeSat. À partir de cet élément de base fourni par le CNES qui intègre également un logiciel de vol basique, les équipes constituées au sein des centres spatiaux universitaires construisent leur propres nanosatellite en ajoutant leurs charges utiles et en s’appropriant les aspects « système » liés à la mission, à la gestion et au contrôle du satellite. Cette solution technique commune permet aussi aux différents projets d’échanger entre eux et facilite le support technique du CNES.
5 projets sont actuellement développés sur ce socle commun : NIMPH (CSUT), ESUS (CSE Centrale), NANONAASC (CSU Nouvelle Aquitaine), IONSAT (CSE Polytechnique) et NICECUBE (CSU Côte d’azur).
NIMPH (Nanosatellite to Investigate Microwave Photonics Hardware) est un projet de cubesat 3U du Centre Spatial Universitaire de Toulouse (CSUT). Il est développé en phase finale par l’Université de Toulouse, l’INP-N7 et le LAAS-CNRS. Sa mission a pour principal objectif de démontrer la fiabilité d’un système utilisant des technologies opto-micro-ondes fibrées dans des satellites de télécommunications. Le nanosatellite opérera sur une orbite héliosynchrone à une altitude de 580 km pour une durée minimum de 2 ans.
Il embarque deux charges utiles matérielles :
Le nanosatellite utilise pour ses communications principales une bande de fréquence radioamateur (434 MHz). Il proposera donc un service de « boîte postale » aux radioamateurs du monde entier qui pourront l’utiliser pour échanger des données.
ESUS est un nanosatellite au format CubeSat 3U développé au sein du Centre Spatial de CentraleSupélec pour les CubeSats (CS3), dans le cadre du programme Nanolab Academy du CNES. Conçu et réalisé par des étudiants-ingénieurs, ESUS vise à démontrer la faisabilité de missions scientifiques embarquées sur de petits satellites à bas coût.
Le satellite embarquera deux charges utiles principales :
Le nanosatellite est développé par le Centre spatial universitaire de Nouvelle-Aquitaine avec des étudiants de l’ENSAM Bordeaux, de Bordeaux INP EINSERB-MATMECA, de l’ISAE-ENSMA et de l’ESTIA. Il embarquera notamment l’expérience scientifique SCOOP qui vise à étudier le comportement du CO2 supercritique en microgravité, afin de mieux comprendre ce fluide et ses propriétés physiques. Il intègrera également une batterie LTO destinée à valider la technologie de batterie lithium-titanate dans l’espace.
Les autres charges utiles sont ICARE, une voile aérodynamique déployée en fin de vie du satellite pour accélérer sa désorbitation et réduire les déchets dans l’espace, et ELIOT, un module de communication IoT depuis l’espace. Le lancement est prévu dans le courant de l’année 2025.
Le cubesat 6U développé par le Centre Spatial Etudiant de Polytechnique (CSEP) vise à démontrer la faisabilité du maintien à poste d'un nanosatellite en orbite terrestre très basse (VLEO). Pour ce faire, le satellite est équipé d'un moteur électrique à l'iode, stocké à bord à l'état solide pour une simplification du système de propulsion.
Les deux principales mesures effectuées à bord du satellite sont la caractérisation de l'impact de l'iode sur l'efficacité du générateur solaire, et la mesure locale de la densité d'oxygène atomique dans l'atmosphère.
Le satellite sera déployé en orbite SSO, à une altitude de 500-550 km. Après une phase de descente active pour éviter le trafic de l'orbite d'injection, et une descente passive en mode aérofreinage pour optimiser l'ergol, le satellite effectuera des mises à poste en VLEO.
Il s’agit d’un cubesat 3U développé au sein du Centre spatial étudiant de la Côte d’Azur. Il a pour objectif technologique de démontrer la transmission de données numériques du satellite vers le sol au moyen d’un lien optique. Le principe retenu est celui d’un faisceau laser depuis le sol vers le satellite, modulé par un rétroréflecteur transmettre les données puis retourné vers une station optique au sol. Au-delà de cette démonstration technologique, le nanosatellite assurera une mission scientifique consistant à évaluer le niveau de pollution de l’air au sol.
Depuis sa création, le CNES s’attache à diffuser la culture spatiale dans la société et plus particulièrement auprès des jeunes générations, dans l’objectif de susciter des vocations et d’attirer de futurs talents vers les métiers du spatial. Cette politique de sensibilisation et de formation est particulièrement active auprès du public étudiant. Plusieurs programmes spécifiques développés en partenariat avec des établissements universitaires, des centres des recherche et des industriels, permettent à des étudiants de travailler, dans le cadre de leurs études, sur de véritables projets spatiaux.
Le développement du « newspace » à partir des années 2000 a introduit de nouvelles façons de concevoir les programmes spatiaux et a amené de nouveaux acteurs dans le secteur. Un des marqueurs de cette évolution est la miniaturisation et de développement des satellites de petites dimensions, les « cubesats » ou nanosatellites, de plus en plus utilisés dans les projets de constellations et dans le cadre de démonstrations scientifiques et technologiques.
A la croisée de ces enjeux de développement des compétences et d’innovation, le CNES a pris l’initiative de créer un réseau avec une douzaine d’établissements partenaires pour former de futurs ingénieurs du spatial et les accompagner dans le développement et le lancement des cubesats porteurs de missions scientifiques. Ce projet initialement appelé JANUS (Jeunes en apprentissage pour la réalisation de nanosatellites) se poursuit aujourd’hui dans le cadre de la Nanolab Academy.
Former des étudiants aux métiers du spatial
Développer et opérer des missions scientifiques
Expérimenter des technologies spatiales innovantes
Nanolab Academy est un projet fédérateur de développement de systèmes orbitaux pour les universités et les écoles d’ingénieurs françaises. Il vise à former les étudiants aux techniques spatiales par la réalisation de nanosatellites au sein du CNES, dans le cadre de stages ou d’apprentissage, ou bien dans les centres spatiaux universitaires. Les étudiants contribuent au design, à la réalisation, aux tests et aux opérations en vol de ces cubesats, dont la masse est comprise entre 1 et 20 kg. Ils développent des technologies et charges utiles innovantes dans les domaines de l’observation spatiale, de l’exploration, de la géolocalisation, de l’astronomie. Ils doivent également réaliser le segment sol de leur satellite (stations sol, centre de contrôle, centre de mission).
Le programme a aussi une dimension de R&T pour le CNES : les cubesats réalisés dans le cadre de la Nanolab Academy sont des démonstrateurs permettant de valider en orbite de nouvelles technologies. Ces innovations concernent tous les aspects des systèmes orbitaux : matériaux, capteurs, instruments, systèmes de contrôle d’altitude, calculateurs embarqués, systèmes de communication, propulsion, etc.
Les validations ainsi effectuées en conditions réelles contribuent à l’avancée en maturité technologique de ces innovations, en vue d’une possible utilisation dans le cadre de futures missions spatiales. Certains projets développés dans le cadre de Nanolab Academy sont aussi à l’origine de la création de start-up dans le secteur spatial.
Nanolab Academy est un programme créé par le CNES pour accompagner des étudiants d’universités et d’écoles d’ingénieurs dans le développement de cubesats. Le CNES apporte ses moyens techniques et financiers et ses expertises à la réalisation des projets. Il met en particulier à disposition des ingénieurs qui encadrent les travaux et partagent leurs savoir-faire pour le développement de certains sous-systèmes critiques (radiofréquence, systèmes de contrôle d’altitude et d’orbite, antennes bord et sol…).
Les projets se déroulent en partenariat avec les établissements d’enseignement supérieur et des laboratoires regroupés au sein des centres spatiaux universitaires (CSU), selon deux modes d’action différents :
Nanolab Academy bénéficie aussi de la contribution de nombreuses entreprises du secteur spatial. Le développement des systèmes spatiaux se déroule en général sur une durée de 5 ans, avec des objectifs fixés en début d’année universitaire et un suivi régulier pour évaluer l’évolution du travail.
Confirmation de l’habitabilité passée de Mars
La présence durable d’eau liquide
Détection de méthane dans l’atmosphère
Mise en évidence de changements climatiques
L’un des résultats majeurs de la mission MSL est la confirmation que Mars a réuni, il y a plus de 3 milliards d’années, les conditions de l’apparition d’une forme de vie « simple », ce qui ne signifie pas que celle-ci a existé. Ces éléments essentiels à la vie sont de l’eau liquide stable et neutre, des composés chimiques énergétiques nécessaires à une vie microbiologique (carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, soufre), et des molécules organiques. À ce jour, l’observation de telles conditions d’habitabilité n’ont pu être observées que sur la Terre et sur Mars. Un échantillon, prélevé sur le site de forage Cumberland, a révélé que Mars a bien réuni, à un moment de son histoire, toutes les conditions requises à son habitabilité. Une forme de vie simple aurait pu y exister, mais nous ne pouvons pas dire si le cratère Gale a hébergé ou non un jour une forme de vie.
L’exploration des diverses régions sédimentaires du cratère Gale confirme la présence de vestiges de lacs et de rivières d’eau douce sur la planète rouge. Curiosity a notamment mis en évidence des galets de forme arrondie qui auraient pu être transportés par un cours d’eau, ainsi que des dépôts de boue solidifiée dans des lits de rivière asséchée. Cette eau était sans doute neutre et d’une température fraîche.
La détection de méthane dans l’atmosphère martienne interroge : ce gaz, qui se désagrège au bout de 300 ans, est produit sur Terre de manière biologique. Les récentes analyses laissent plutôt penser que le rover, en roulant, aurait pu craqueler le sol gelé et libérer des poches de méthane emprisonnées. L’origine de ce méthane serait plutôt chimique, du fait de l’interaction de plusieurs gaz entre eux.
Les différentes zones d’intérêts explorées dans le cratère Gale et sur le mont Sharp montrent des sédimentations géologiques qui indiquent une alternance de climats humides et secs dans le temps. Le mille-feuille argileux caractérise la période humide de Mars avec des vestiges de lacs et de rivières. La couche des sulfates indique une possible transition environnementale et le passage à une ère plus aride.
Fin 2023, un gisement inattendu de cristaux de soufre pur a été analysé. Nous étions alors dans une région de Mars riche en sulfates, une sorte de sel qui contient du soufre et se forme quand l’eau s’évapore. Cette découverte inattendue est encore en cours d’analyse pour ajouter un nouveau chapitre à l’histoire de Mars.
Pour la première fois en 2024, des scientifiques ont identifié sur Mars des molécules organiques comportant jusqu'à 12 atomes de carbone dans un échantillon analysé par l’instrument SAM. Cet échantillon daterait de plus de 3,7 milliards d’années, période où Mars était habitable.
Au cours des prochaines semaines et années, le rover Curiosity va s’attacher à analyser des boxworks (structures à motif hexagonaux, enrichies en sulfates, témoins de cycles durables d’assèchement réhydratation). Jusqu'à présent, ces formations n'étaient observées que depuis des sondes spatiales en orbite. On pense qu'elles se sont formées lorsque des minéraux transportés par les dernières coulées d'eau du mont Sharp se sont déposés dans des fractures de la roche superficielle, puis ont durci. Avec l'érosion de certaines parties de la roche, les minéraux qui se sont cimentés dans les fractures ont créé une forme de caisson de structure hexagonale.
