Terre solide, surfaces continentales, océans, atmosphère, Univers : les travaux pilotés par l'INSU explorent les systèmes naturels les plus proches comme les plus lointains. Ces recherches fondamentales, qui tentent notamment d'éclairer la formation et l'évolution du cosmos, sont également indispensables pour appréhender les défis environnementaux. Parallèlement, les besoins technologiques des chercheurs lient intimement recherche et innovation.
En approfondissant notre compréhension de la Terre et de l’Univers, les recherches portées par l'INSU révèlent les secrets de notre planète aussi bien que les mécanismes contrôlant l’évolution des galaxies. Ces connaissances fondamentales permettent notamment d'appréhender les risques environnementaux ou de prévenir les phénomènes sismiques et volcaniques.
Sismologie, cosmochimie, géodésie ou géochimie, les géosciences recourent à des moyens d’investigation de plus en plus performants, tels que l'exploration et les forages sous-marins, l'imagerie sismique, l'observation spatiale, la modélisation et la simulation numérique, pour comprendre l’organisation de la Terre.
Du noyau à la biosphère, les enveloppes concentriques qui constituent la Terre sont de mieux en mieux connues. Les recherches en cours retracent la genèse de notre planète, étudient sa structure, ses ressources naturelles. En déterminant l’origine des catastrophes telluriques, elles font progresser la prévention des phénomènes sismiques et volcaniques.
Les recherches en sciences des enveloppes externes de la Terre portent sur des enjeux environnementaux majeurs comme la météorologie, le climat, la composition de l’air, les ressources en eau et en sols, les milieux océaniques et littoraux, l’évolution des surfaces continentales. Tous ces milieux interagissant par des échanges d’énergie et de matières. Leur étude passe par des observations, des expérimentations en laboratoire ou in situ et la modélisation de scénarios prévisionnels.
L’INSU étudie les processus physiques, physico-chimiques et biogéochimiques qui contrôlent la dynamique de ces milieux sur une large échelle de temps et d’espace. L’avancement des connaissances repose en grande partie sur l’acquisition et le traitement d’observations, pour les climats actuel et anciens, et sur le développement et l’amélioration de modèles numériques de l’atmosphère, de l’océan et de leurs interfaces.
Les chercheurs modélisent les échanges de la zone critique – l'interface entre lithosphère-atmosphère et hydrosphère – avec l’atmosphère, les océans et la Terre « profonde ». Ils suivent l’évolution des éco-hydrosystèmes, des sols et des aléas hydrométéorologiques, pour mieux en comprendre la dynamique et donc prévoir l’évolution de ces ressources essentielles.
La Terre est également en interaction avec son environnement. La météorologie de l’espace vise à mieux comprendre et prévoir les orages magnétiques causés par les sursauts d’activité solaire génératrice qui envoient un vent de particules perturbatrices pour l’environnement terrestre et la biosphère. Une catégorie de petits corps du système solaire présente potentiellement un risque pour la Terre : les géocroiseurs, dont l’orbite croise celle de la Terre.
Les recherches de l’INSU portent sur la formation de l’Univers, la nature de ses constituants et des objets qui le composent : galaxies, étoiles, systèmes planétaires et leurs composants. Le champ d’action des astronomes et astrophysiciens s’étend ainsi de l'atmosphère ionisée de la Terre aux confins de l’Univers. Ces recherches fondamentales rencontrent dans ces objets célestes des conditions de température, de pression et de densité inconnues et non reproductibles sur Terre, qui permettent de tester les lois de la physique dans des domaines très larges.
Les observations et modèles théoriques des chercheurs de l'INSU portent au plus près sur le système solaire : ses planètes, ses astéroïdes, et petits corps, corpuscules, le fonctionnement du Soleil et son interaction avec la Terre.
Les chercheurs recherchent et caractérisent les exoplanètes, notamment les exoplanètes telluriques – composées principalement de roches –, étudient les mécanismes de formation et d’évolution des étoiles, la structure et la composition du milieu interstellaire dans les galaxies, et l’évolution des galaxies et de leurs amas, dans le but de comprendre la formation de l’Univers et son évolution.
L’INSU est devenu grâce à un accord-cadre le principal partenaire du Centre national d’études spatiales au sein du CNRS. Dans ce contexte, il participe aux programmes spatiaux propres au CNES, mais aussi à ceux développés par l’Agence spatiale européenne (ESA) mais aussi à ceux développés par l’Agence spatiale européenne (ESA) ou les agences étrangères ( NASA, JAXA, ISRO, CNSA, ROSKOSMOS).
Il en résulte une série de projets scientifiques spatiaux conjoints portant sur la mise au point d’instruments embarqués à bord de satellites, de sondes interplanétaires ou de ballons. L’institut développe également des méthodes destinées à l’analyse et à l’exploitation des observations astronomiques ou terrestres.
L’INSU mène tous les quatre à cinq ans un exercice de prospective en lien avec ses différents laboratoires et partenaires via une consultation de l’ensemble de la communauté. L’objectif de ces exercices est double : tout d’abord, établir un état de la science et des moyens ; ensuite, définir les enjeux et les priorités, scientifiques ou instrumentales, du futur.
Les conclusions de cet exercice servent à établir le schéma directeur de l’institut, dont découlent les programmes à venir et les équipements à mettre en place.
Fin 2019-Début 2020, l’INSU organise pour la première fois une prospective transverse à ses quatre domaines disciplinaires. L’objectif est de définir les défis scientifiques interdisciplinaires sur lesquels l’INSU sera collectivement transformant dans les 5 à 10 années à venir et affichera son engagement vis-à-vis de la recherche fondamentale, des approches interdisciplinaires et des grandes questions sociétales.
L'exercice de prospective transverse est largement ouvert aux partenaires avec lesquels l’INSU partage des UMR, des infrastructures ou des projets de recherche : instituts du CNRS, organismes de recherche, universités et écoles.
La première phase de cette prospective a permis de définir 17 défis pour lesquels des réflexions collectives au travers d’ateliers nationaux, organisés au sein des OSU, vont permettre d’aboutir à un document de synthèse proposant des priorités scientifiques, technologiques et organisationnelles.
Un site participatif vise d’une part à faciliter le partage et la remontée d’informations pour l’ensemble des communautés scientifiques et d’autre part à fournir un espace de travail collaboratif pour chaque atelier
Afin de faciliter le rassemblement des chercheurs autour de grands objectifs prioritaires, l’INSU anime des programmes et des chantiers pluriannuels. Co-financés par de nombreux partenaires, ces programmes couvrent les grands compartiments du système Terre et de l’Univers.
Pour en savoir plus sur les programmes et les appels d'offres portés par l'INSU, rendez-vous sur le site dédié.
Les champs scientifiques du domaine Astronomie-Astrophysique de l’INSU sont répartis en programmes nationaux et actions spécifiques.
Chacun des programmes nationaux a pour vocation de rassembler l’ensemble des acteurs d’un champ disciplinaire et d’en assurer l’animation scientifique. Les programmes nationaux disposent en cela de moyens accordés par l’INSU et ses partenaires. Ils sont aujourd’hui au nombre de sept :
Programme national de planétologie (PNP)
partagé avec le domaine Terre Solide
Programme national de physique et chimie du milieu interstellaire (PCMI)
Programme national gravitation références astronomie métrologie (PNGRAM)
L’astrobiologie qui comprend l’exobiologie et les exoplanètes est transverse à plusieurs des programmes nationaux.
Trois actions spécifiques permettent actuellement de couvrir des domaines méthodologiques transverses. Ces actions spécifiques s’appuient, comme les programmes nationaux, sur un conseil scientifique et disposent de moyens.
Les dirigeants des actions spécifiques et programmes nationaux sont invités à siéger à la Commission spécialisée Astronomie-Astrophysique de l’INSU.
TelluS est le grand programme du domaine Terre Solide de l'INSU.
L’objectif principal de ce programme est de financer des projets innovants dans le domaine Terre Solide et d’encourager la transdisciplinarité dans la recherche française. Les financements du programme TelluS représentent un véritable effet de levier et permettent aux porteurs de développer suffisamment leurs projets avant de candidater auprès de l’Agence nationale de la recherche (ANR) et/ou de l’Europe.
Ce programme regroupe plusieurs actions correspondant à plusieurs thématiques du domaine Terre Solide ainsi que des appels Inter-Instituts :
Programme national de planétologie (PNP)
partagé avec le domaine Astronomie-Astrophysique
Le programme TelluS inclut aussi des actions spécifiques : Artemis (pour des mesures de C14) et Colloques (pour l’organisation des colloques internationaux en France).
Toutes ces actions sont encadrées par un Comité thématique en charge de l’évaluation des réponses aux appels d’offres du domaine Terre Solide de l’INSU et disposent des moyens accordés par l’INSU et ses partenaires extérieurs.
Lefe (Les enveloppes fluides et l’environnement) est le grand programme du domaine Océan-Atmosphère de l'INSU.
L’enjeu majeur du programme national et inter-organismes Lefe est de susciter et accompagner des recherches originales, pluridisciplinaires et transverses, sur le fonctionnement de l’atmosphère et de l’océan, leur couplage et leurs interactions avec les autres composantes du système climatique. Ainsi une des préoccupations du programme est d’appréhender l’évolution du système Terre sous la pression anthropique. Le programme Lefe agit en soutenant des projets innovants ou en rupture associant des observations, des simulations numériques et de l’instrumentation de pointe développée dans les laboratoires.
Coordonné et géré par l’INSU, Lefe est soutenu par l'Ademe, le CEA, le CNES, le CNRS (INSU, INC, INP, INSMI), l'IFREMER, l'INRIA, l'IRD, Météo-France, le MTES et Mercator-Océan.
Il est piloté par un Conseil scientifique en lien avec le Comité inter-organismes formé par les représentants des organismes partenaires.
Il s’organise autour de 5 actions scientifiques en lien avec les grands programmes internationaux et européens :
Le programme Lefe offre depuis plusieurs années une interface avec le programme EC2CO.
Le programme EC2CO (Écosphère continentale et côtière) fédère la communauté scientifique autour de grandes questions environnementales qui impliquent des approches interdisciplinaires aux interfaces entre hydrologie, écologie et bio- géochimie, comme la question des ressources en eau, la contamination des ressources en eau et en sol, la dynamique du trait de côte ou le rôle des microorganismes dans l’environnement.
Ce programme est particulièrement attentif à la prise en compte des différents types de forçage d'origine anthropique sur l'écosphère continentale et côtière, y compris ceux issus des évolutions économiques et sociales. Les projets évalués doivent démontrer leur rôle novateur permettant de tester des questions originales et risquées et structurant par exemple au travers des systèmes d'observation en réseau (SO, Soere, Zone Atelier...). C'est une condition de la valorisation des résultats de la recherche vers les domaines de la gestion et des politiques publiques.
Les projets peuvent concerner une ou plusieurs AT. Ils sont d'une durée maximale de 2 ans. Un rapport final doit être rendu à la fin du projet avant soumission d'une demande pour un nouveau projet.
Coordonné par l'INSU, EC2CO est financé par le CNRS (INSU, InEE, INC et Mission pour l'interdisciplinarité), l'ANDRA, le BRGM, le CNES, l'IFREMER, l'IFSTTAR, l'INRA, l'IRD, l'IRSTEA, et Météo-France.
EC2CO est constitué de trois actions thématiques :
et d'un thème transversal :
Coordonné et géré par l'INSU, le programme PNTS est financé par l'INSU, le CNES, l'IGN, l'IRD et Météo-France. Il est piloté par un Conseil scientifique.
L'objectif du PNTS est de développer les utilisations de la télédétection spatiale pour l'étude de la Terre (caractérisation de la surface, de l'intérieur et des enveloppes fluides de la Terre). Cela concerne les techniques d'observation de la Terre et les développements pour l'utilisation thématique des données et produits qui en sont dérivés. Les disciplines scientifiques concernées relèvent de l'étude des surfaces continentales, de la physique et la biogéochimie océaniques, de l'atmosphère, de la terre solide, de la cryosphère et des sciences humaines. Cette liste n'est pas limitative.
Le PNTS permet de financer des études exploratoires pour des instruments qui pourraient être placés en orbite dans le futur, des études de physique de la mesure, y compris la modélisation du transfert radiatif dans les sols, la végétation, l'océan ou l'atmosphère, le développement de nouvelles méthodes de traitement pour des instruments déjà lancés ou en voie de l'être, la caractérisation des produits satellitaires par comparaison avec des données exogènes, une utilisation particulièrement originale de l'observation spatiale pour une application thématique.
En revanche, l'utilisation de produits issus des observations spatiales, obtenus suivant des méthodes éprouvées, ne relève pas directement du PNTS et doit être proposée aux programmes nationaux correspondant à la thématique considérée.
Le PNTS réaffirme son positionnement sur des recherches ayant trait aux développements méthodologiques ou utilisant des données spatiales innovantes.
Le PNTS est organisé autour de quatre axes scientifique :
Les chantiers Mistrals et Arctique ont pour but de promouvoir des recherches pluridisciplinaires de long terme (dix ans) et de grandes campagnes de mesure sur ces milieux particulièrement sensibles au changement global et à l’empreinte de l’homme, notamment pour évaluer leur évolution future au regard de leur impact sur la soutenabilité du climat et des ressources nécessaires à l’humanité.
Les laboratoires de l'INSU conçoivent les outils nécessaires aux travaux des chercheurs. L'innovation découle ainsi des recherches menées dans les laboratoires. Dans la logique de ses travaux de prospective, l'institut pilote la recherche instrumentale et l'innovation qui lui sont indispensables en vue des enjeux scientifiques et techniques du futur.
La qualité de la recherche est totalement indissociable de l'innovation. À l’INSU, elle découle du besoin de la science qui y est faite. En astrophysique comme en géosciences – qu’il s’agisse des instruments d’observation, terrestres, sous-marins, aéroportés ou spatiaux – la puissance scientifique est intimement liée à la performance technologique.
Les chercheurs de l'INSU conçoivent des missions et leurs instruments destinés aux agences spatiales, ainsi que des dispositifs de mesure pour les grandes infrastructures d’observation depuis le sol. Ils mettent en œuvre les moyens de calcul de haute performance nécessaires à la modélisation, à l’exploitation et à l’archivage de bases de données. L’exigence du besoin d’observation et de mesure met les équipes de l’institut en étroite collaboration avec ses partenaires académiques au CNRS et dans d’autres organismes de recherche français et étrangers, mais également avec le monde industriel. Ces collaborations vont jusqu’à la constitution d’équipes intégrées incluant l’ensemble des acteurs pour la réalisation de projets de R&D ou de réalisation d’envergure.
L’INSU est naturellement pluridisciplinaire dans ses approches scientifiques et, par essence, se trouve en relation directe avec les développeurs de technologies. La nature intrinsèquement innovante de ses recherches impose de partager avec des scientifiques et des technologues d’autres horizons des problématiques interdisciplinaires dont il résulte un enrichissement mutuel et une appréhension d’objectifs communs avec des cultures intellectuelles différentes.
L’INSU promeut un processus itératif où tous les acteurs de l’innovation (scientifiques, technologues, business développeurs et institutionnels) créent un terreau propice à engendrer des innovations dans les domaines cibles ou pour des applications duales, elles-mêmes génératrices de nouvelles approches. Cette stratégie a pour objectif de mettre en place sur le long terme des plateformes de recherche entre le monde économique et celui de la recherche autour des domaines de recherche centraux de l’INSU. Ces plateformes servent de pont entre l’industrie et l’institut afin de développer en commun des actions scientifiques sur des thématiques à fort impact économique et sociétal, de mettre en place des passerelles d’échange de chercheurs entre le monde académique et l’industrie, de mieux positionner l’INSU, et donc le CNRS, dans un monde de la recherche aujourd’hui globalisé et dans un cadre de concurrence mondiale en matière de recherche. Ce processus inclut des relations très étroites avec des partenaires industriels de pointe à la fois pour valoriser les innovations issues des laboratoires ou pour repousser les limites des performances des technologies existantes.
Stratégie partenariale et innovation sont de facto indissociables puisque la première engendre la deuxième. Elles sont génératrices de développement de relations long terme, créatrices de communautés de plusieurs centaines de chercheurs, produisant de la recherche fondamentale entre scientifiques des mondes académique et industriel.
Cette stratégie a conduit en cinq ans à la signature de conventions multipartenaires et pluriannuelles, conduisant à l’établissement de plateformes stratégiques de recherche entre des entreprises de dimension internationale et des dizaines d’unités de recherche, pour la réalisation de plus de 50 thèses et 20 postdocs, et représentant des budgets consolidés opérés au CNRS, dans les organismes et chez les industriels partenaires de près de 100 M€.
Geodenergies fait partie des 7 Instituts pour la transition énergétique (ITE) lancés dans la cadre du Programme d’investissement d’avenir (PIA). Geodenergies, ITE des géotechnologies décarbonées, co-porté dans sa phase de création par le Bureua de recherche géologiques et minières (BRGM) et l’INSU, regroupe 20 partenaires (dont 13 industriels et 7 laboratoires CNRS) pour un budget de 57 M€ sur 9 ans (16M€ IA).