Pretty, un nanosatellite pour surveiller la mer et les glaces depuis l’espace

Le 9 octobre 2023, le petit vaisseau spatial PRETTY de l’Agence spatiale européenne (ESA) a été lancé dans l’espace à bord de la fusée Vega depuis la Guyane française et captera prochainement les signaux de navigation par satellite (GNSS).

Une équipe de l’Institut d’études spatiales de Catalogne (IEEC) et de l’Institut des sciences spatiales (ICE), dépendant du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC), en Espagne, participe au consortium scientifique de ce nanosatellite qui testera des formes des moyens innovants et économiques de surveiller la surface de la mer et le niveau des glaces depuis l’espace.

PRETTY est un nanosatellite 3U de type CubeSat, un petit satellite en forme de cube, équipé d’une paire d’antennes orientées vers l’avant pour capturer les signaux des satellites de navigation proches de l’horizon. L’antenne située sur la face avant de PRETTY recevra le signal d’un satellite GNSS qui traverse deux trajets de rayons : un trajet direct provenant du système GNSS et un trajet qui a préalablement rebondi sur la cryosphère ou les océans de la Terre. Après avoir analysé et comparé les deux signaux, la hauteur de la glace et de la mer peut être calculée avec une précision d’au moins 50 centimètres à partir d’une altitude orbitale de 550 kilomètres.

A partir des signaux GNSS réfléchis dans la mer, il est possible de mesurer avec précision la topographie de la mer à des angles très faibles. Le groupe ICE Earth Observation, dirigé par Estel Cardellach, comprenant Serni Ribó et Weiqiang Li (tous également membres de l’IEEC), développe depuis la fin des années 1990 des techniques d’altimétrie basées sur les signaux GNSS. L’équipe participe au consortium scientifique coordonné par l’organisme norvégien Université des sciences et technologies (NTNU), en collaboration avec l’ICE, l’IEEC, le Centre allemand de recherche en géosciences (GFZ) et le Centre aérospatial allemand (DLR).

El ICE y el IEEC han ayudado a definir los parámetros del receptor GNSS a bordo del nanosatélite y serán los encargados, junto con el DLR y el GFZ, de generar las primeras soluciones altimétricas a partir de las señales recogidas por PRETTY durante las fases iniciales de la mission.

Recréation artistique de PRETTY en action. (Illustration : ESA)

Signaux GNSS, une nouvelle approche de la réflectométrie

« Chez PRETTY, nous essaierons de démontrer différents aspects de l’altimétrie GNSS sous des angles très faibles. C’est une technique avec un grand potentiel, mais elle présente également des défis complexes », explique Estel Cardellach, chercheuse à l’ICE et à l’IEEC. « Dans notre groupe, nous avons la responsabilité de fournir les premiers résultats altimétriques, dès les premières phases après le lancement », ajoute-t-il.

« De plus, PRETTY utilise pour la première fois une nouvelle fréquence GNSS, utilisant la longueur d’onde plus longue E5/L5 transmise par les satellites européens Galileo et GPS américain. L’équipe PRETTY a effectué ce changement à un stade avancé du développement de la mission, guidée par des tests au sol qui ont montré une plus grande précision dans l’utilisation de cette bande de fréquences », explique Manuel Martín Neira, ingénieur de l’ESA.

L’expérience au sol a été menée par l’ICE et l’IEEC en 2021, avec la participation de l’Institut méditerranéen d’études avancées (IMEDEA), rattaché au CSIC et financé par l’ESA, pour étudier la réflectométrie aux angles rasants. Estel Cardellach et Serni Ribó ont installé un récepteur satellite de navigation au sommet du Puig Major, à Majorque. La campagne et les données analysées ont servi à explorer une manière plus claire de surveiller le niveau de la mer, offrant des conseils appropriés pour la mission PRETTY, ainsi que pour les futures missions utilisant des techniques altimétriques et des signaux GNSS rentables.

Explorer la forme de la surface de la mer, sa hauteur et les processus qui la modifient permettra de meilleures applications au niveau scientifique et social dans la recherche climatique, la prévision des courants marins, la prévision des cyclones, la gestion des pêcheries, la surveillance des débris et des plastiques, etc. . (Source : Alba Calejero/ICE/CSIC)