Comment l’imagerie thermique contribue au développement de programmes spatiaux ambitieux dans le domaine scientifique

Comment l’imagerie thermique contribue au développement de programmes spatiaux ambitieux dans le domaine scientifique

Nov 11 . 3min read

L’imagerie thermique est devenue incontournable dans de nombreuses applications de sécurité et de surveillance, de loisirs ou encore des applications liées au développement des bâtiments connectés et voitures autonomes. Mais il existe un autre domaine dans lequel elle se révèle indispensable : l’aérospatial.

En effet, les hautes performances et la fiabilité des détecteurs infrarouges ont été démontrées dans le cadre de programmes spatiaux ambitieux. Ils offrent une très haute performance à des températures cryogéniques et parviennent à résister longtemps dans un environnement réputé sévère. La technologie infrarouge est de plus en plus intégrée pour accompagner des missions spatiales scientifiques.

On parle d’ailleurs de planétologie ou d'astronomie infrarouge. Cette dernière permet d'étudier des objets célestes qui ne sont pas observables en lumière visible ou qui présentent des processus dont les caractéristiques sont en partie révélées par le rayonnement infrarouge qu'ils émettent. Pour cela, le matériel utilisé est constitué de miroirs, d’éléments optiques et autres détecteurs.

Nous vous proposons ici de découvrir quelques programmes spatiaux passés ou actuellement en cours, qui embarquent de l’imagerie thermique et de comprendre quel est son rôle au sein de ces missions et comment cette technologie est devenue une des pierres angulaires de ces programmes.

 

Mission Chandrayaan-2

La mission Chandrayaan est une mission de l'agence spatiale indienne, l'ISRO, qui a consisté à envoyer une sonde spatiale sur la Lune, au niveau du Pôle sud, afin de recueillir des données scientifiques. Lancée en 2019, cette mission embarque de la technologie infrarouge, notamment un détecteur infrarouge au sein de son spectro-imageur. Ce détecteur a pour objectif de faciliter l’étude des minéraux, des molécules d’eau et des composés hydroxyles présents sur la Lune. La composition de l’eau, à la surface et sous la surface, et son origine sont des objets d’études importants pour l’exploration et les futurs voyages dans l’Espace. Le détecteur infrarouge embarqué a été sélectionné pour sa capacité à augmenter la limite supérieure de détection spectrale à 5,3µm. Ainsi, les capacités d’observation sont supérieures et participent à l’amélioration des résultats de la mission spatiale indienne.

 

Programme Exomars

Le programme Exomars regroupe deux missions spatiales à destination de la planète Mars. Ces deux missions sont développées par l'Agence spatiale européenne (ESA) avec une participation importante de l'agence spatiale russe Roscosmos. La première a été lancée en mars 2016. Elle comprenait l’orbiteur Exomars Trace Gas Orbiter (TGO) et son atterrisseur Schiaparelli. La seconde, devrait être lancée en 2022 et concerne l’astromobile Rosalind Franklin.

Ces missions ont pour objectif d’étudier la présence et l'origine des gaz présents dans l'atmosphère martienne à l'état de trace, et notamment le méthane, afin de déterminer s'il est d'origine biologique.

Le programme Exomars embarque plusieurs détecteurs infrarouges grand format (320x256 au pas de 30µm et 500x256 au pas de 30µm) spécifiquement conçu pour l’observation scientifique dans l’espace. Ce détecteur infrarouge offre de hautes performances en termes d’Efficacité Quantique (QE), de courant d’obscurité et de bruit, afin d’optimiser les observations infrarouges des astrophysiciens.

 

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Hayabusa 2

Il s’agit d’une mission spatiale de la JAXA, l’agence spatiale japonaise. Lancée en 2014, elle s’est posée sur l’astéroïde Ryugu afin de prélever des échantillons de sol qui seront ensuite ramenés sur Terre pour être analysés (retour fin 2020). L’objectif est d'améliorer nos connaissances sur le processus de formation et d'évolution du Système solaire. L’enjeu principal de la mission est de pouvoir rapporter sur Terre des échantillons qui seront ensuite étudiés à l’aide des technologies disponibles dans les laboratoires terrestres.

La sonde spatiale embarque également une caméra infrarouge thermique ainsi qu’un spectromètre proche infrarouge, un imageur infrarouge et un microscope infrarouge. Ce détecteur hyperspectral notamment, est chargé d’analyser le sol de l’astéroïde sur 365 bandes spectrales entre 0,9μm et 3,65μm, permettant d’en déterminer la composition (minéraux, composés organiques, eau).

 

Venus Express

Venus Express est une mission spatiale d'exploration du système solaire de l'Agence spatiale européenne (ESA) dont l’objectif était l'étude de la planète Vénus. Lancée en 2005, elle a collecté des données détaillées sur la structure, la chimie et la dynamique de l’atmosphère de la planète Venus.  Cette mission a été un vrai succès car initialement prévue pour fonctionner 6 mois, elle aura duré plus de 5 ans.

Cette mission embarquait elle aussi des équipements optiques comme notamment une caméra fonctionnant dans des longueurs d'onde allant de l'ultraviolet à l'infrarouge dont le but était de mesurer le rayonnement infrarouge de l’atmosphère vénusienne.

 

A l’heure où les missions spatiales internationales se multiplient, la présence de la technologie infrarouge à bord de ces missions se systématise. En effet, les détecteurs infrarouges sont de plus en plus performants et représentent un des moyens d’observer dans les conditions particulières de l’Espace.

D’ailleurs, les observations dans l'infrarouge portent en particulier sur les objets masqués en lumière visible par d'épais nuages de gaz ou de poussière interstellaire. Elle permet également d’observer les galaxies les plus lointaines dont le rayonnement subit un décalage vers le rouge dû à l'expansion de l'univers qui les éloigne à des vitesses très grandes de notre galaxie.

Ainsi, la technologie infrarouge est devenue indispensable aux missions spatiales actuelles.

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