Contexte

La mission Venµs était principalement conçue pour fournir des mesures au-dessus des surfaces continentales. L'objectif était d'offrir à la communauté scientifique l'opportunité de développer l'utilisation de données à haute résolution spatiale et temporelle. La mission Venµs a été un banc d'essai pour une future constellation de satellites opérationnels.

Objectifs technologiques

Les objectifs de la mission Venµs étaient de :

• Investiguer et démontrer le bénéfice de mesures de télédétection à haut taux de revisite et haute résolution, acquises par un radiomètre imageur super-spectral
• Développer des algorithmes pour exploiter des séries temporelles de données, incluant les corrections géométriques et radiométriques, et de restituer les paramètres biophysiques des surfaces
• Favoriser la capacité de la communauté scientifique à utiliser de tels jeux de données et de développer des méthodes et applications innovantes

Applications scientifiques

Les exigences de la mission Venµs ont été définies pour servir les études scientifiques sur les surfaces continentales et éventuellement au-dessus des zones côtières et des plans d'eau continentaux, en restant centrés sur les problèmes locaux et régionaux. Les données Venµs sont utiles pour :

• Suivre et analyser le fonctionnement des surfaces sous l'influence des facteurs environnementaux (climat, topographie, sols, etc.) ainsi que des activités humaines
• Étudier les processus et leurs interactions avec les facteurs naturels et humains
• Développer et valider des modèles de fonctionnement de l'écosystème naturel et cultivé et aider à l'amélioration et la validation des modèles globaux du cycle du carbone
• Développer les techniques d'assimilation des données de télédétection dans les modèles de végétation et de flux de surface
• Définir des méthodes théoriques et pratiques de transfert d'échelle, sur et sous-échantillonnage
• Aider à interpréter les données collectées par des senseurs à faible résolution spatiale
• Développer, valider et implémenter des plateformes de modèle intégré de surfaces continentales

Séries temporelles de réflectance

Le potentiel des séries temporelles de réflectance de Venµs repose en grand partie sur la constance de ses angles d’observations. Cette propriété des images Venµs est une clé qui améliore la qualité des séries temporelles de Venµs.

Les données ainsi acquises en séries temporelles par la revisite de Venµs ont permis de suivre l’évolution de sites définis sur un temps donné, multipliant les chances d’observations sans nuages.

Déroulé du projet

Le satellite Venµs a été lancé le 2 août 2017 à bord de Vega (VV10) depuis le Centre Spatial Guyanais. Le satellite OPTSAT-3000 était également à bord.

Venµs a été injecté sur sa première orbite à 720 km d'altitude Il y est resté 3 ans lors de la « Venµs Mission 1 phase » (VM1), effectuant son plan de mission sur une centaine de sites sélectionnés dans un appel à projet scientifique. Dans un second temps, son orbite a été abaissée à 400 km (VM2), ouvrant la période de test du moteur ionique. Il s'y est maintenu quelques mois (VM3), avant de remonter à 560 km (VM4). C'est à cette altitude que s'est ouverte la dernière phase scientifique d'une durée de deux ans (VM5), avec de nouveau une centaine de sites sélectionnés dans un appel à projets, dirigé par les scientifiques en charge du projet de l'université Ben-Gurion (Israël) et du CESBIO-CNES. Durant les deux phases VM1 et VM5, une centaine de sites différents ont pu être imagés pour chaque phase, avec une acquisition d’image tous les deux jours pendant la VM1 et tous les jours pour certains sites pendant la VM5.

Pour remplir ses objectifs scientifiques, Venµs devait acquérir fréquemment et à haute résolution, des images multispectrales, de plus de 100 sites intéressants dans le monde entier. Le satellite volait suivant une orbite quasi-polaire héliosynchrone à une altitude de 720 km. L'ensemble du système pouvait être dépointé jusqu'à 30 degrés le long et perpendiculairement à la trace. Cette configuration avait pour résultat une périodicité de survol de 2 jours, une largeur de trace de 27 km, une résolution de la caméra de 5,3 mètres au nadir, et la capacité d'observer n'importe quel site sous un angle de vue constant. Le système traversait l'équateur à environ 10h30.

Le satellite était équipé d'une caméra super-spectrale, caractérisée par 12 bandes spectrales étroites allant de 415 nm à 910 nm. La position des bandes a été choisie pour caractériser l'état de la végétation, incluant les bandes au-delà de la limite du rouge, et pour estimer l'épaisseur optique des aérosols ainsi que le contenu en vapeur d'eau de l'atmosphère pour faire des corrections atmosphériques précises. Le positionnement des bandes spectrales pouvait aussi s'avérer utile pour les études des zones côtières et des plans d'eau continentaux.

Les données ont été acquises sur des sites expérimentaux existants ou planifiés dont la taille variait de 27 x 27 km² à 27 x 54 km² ou plus. Toutes les données pour un site donné ont été acquises avec le même angle d'observation de manière à minimiser les effets directionnels. Le produit de base pour ces sites sélectionnés était une composition temporelle d'images de surfaces de réflectances géométriquement superposables à la résolution de 10 mètres. De gros efforts ont été déployés pour fournir des données de haute qualité, aussi bien en termes de radiométrie (c-à-d rapport signal à bruit d'environ 100), que de géométrie (c-à-d corrélation multi-temporelle de moins de 3 mètres), que de corrections atmosphériques.

La mission scientifique Venµs était prévue pour au moins deux ans et demi et devait être suivie de la mission technologique pour une durée d'un an. Au terme de sa mission en août 2024, Venµs aura fonctionné 5 ans dont 3 ans et 8 mois en mission scientifique et 18 mois en technologique.

Organisation

L'ISA (Israeli Space Agency) et le CNES se sont partagé la responsabilité du programme Venµs, des études systèmes, de la charge utile, du lanceur et du segment sol.

L'ISA était responsable de la plateforme, de l'intégration du satellite, des données d'ingénierie, de l'interface avec le lanceur et du centre de contrôle satellite.

Le CNES était responsable du centre de mission scientifique, comprenant le centre de traitement des données scientifiques et le centre de programmation. Ces installations étaient situées au Centre Spatial de Toulouse.

Le CNES a aussi fourni la caméra super-spectrale.