L’INSU, acteur majeur de la recherche spatiale
En vertu d’un accord-cadre signé en 1976, le CNRS est le principal partenaire du Centre national d’études spatiales. Dans ce contexte, il participe aux programmes spatiaux propres au CNES, mais aussi à ceux développés par l’Agence spatiale européenne (ESA) ou les agences étrangères (NASA, JAXA, ISRO, CNSA, ROSKOSMOS).Si plusieurs instituts du CNRS contribuent aux recherches spatiales, l’INSU est le principal institut concerné.
Il en résulte une série de projets scientifiques basés sur des instruments embarqués à bord de satellites, de sondes interplanétaires ou de ballons et conçus dans les laboratoires. L’institut développe également des méthodes destinées à l’analyse et à l’exploitation des données d’observations de la Terre ou de l’Univers.
L’espace, lieu privilégié d’observation
Pour l’INSU, l’espace est surtout un lieu privilégié pour observer tant la Terre elle-même (continents, océans, atmosphère, pôles, éruptions volcaniques…) que le reste de l’Univers (planètes, étoiles, trous noirs, galaxies, fond cosmologique, etc.). Comprendre l’origine et l’évolution de l’Univers, mieux appréhender le changement climatique… parce que tous ces grands sujets sont au cœur des recherches de l’INSU et de ses partenaires, leurs laboratoires sont naturellement en première ligne, toujours en partenariat avec le CNES, agence française de l’espace chargée de définir et de mettre en œuvre la politique scientifique spatiale française.
Des instruments à inventer
Souvent, quand les instruments nécessaires n’existent pas pour observer la Terre et l’Univers depuis l’espace ou n’ont pas des performances suffisantes, il faut les inventer, fabriquer, tester, et étalonner ! Des instruments miniaturisés, sobres en consommation énergétique, très résistants, y compris en environnement hostile (vide spatial, températures extrêmes, rayonnements ionisants) et fonctionnant sans possibilité d’intervention humaine. Avec le temps, les chercheurs et ingénieurs des laboratoires du CNRS ont ainsi développé une expertise pointue pour la conception et la réalisation d’instruments complexes : télescopes à optique active, détecteurs, caméras, radars, lidars, spectromètres ou même laboratoires d’analyses physico-chimiques embarqués…
Une expertise nécessaire
Aujourd’hui, les laboratoires du CNRS et de ses partenaires instrumentent une part importante des missions spatiales européennes. Ils participent aussi à des missions internationales, notamment avec la NASA pour les missions martiennes MSL, Insight et Mars 2020. L’archivage et l’analyse des flots de données de plus en plus volumineux et complexes produits par ces missions sont un autre enjeu crucial auquel nos laboratoires ont commencé à s’attaquer. L’INSU, en partenariat avec les autres agences et organismes de recherche, apporte des contributions majeures à des infrastructures numériques de grande ampleur : Data Terra pour les données d’observation de la Terre, le Centre de Données de Strasbourg (CDS) pour l’astronomie.
Un réseau de laboratoires spatiaux
Les recherches spatiales impliquent à l’INSU plusieurs dizaines de laboratoires en sciences de la Terre et de l’Univers, en partenariat avec les universités et les établissements d’enseignement supérieur et de recherche. Une quinzaine de laboratoires sont directement impliqués dans le développement d’instruments. Six de ces laboratoires, en particulier sont dotés de compétences et d’installations spécifiques (salles propres, moyens de test et d’essai) qui permettent de développer, tester et qualifier tout ou partie des instruments embarqués sur les satellites : ce sont les « laboratoires spatiaux » de l’infrastructure de recherche Paradise (voir plus bas).
Un partenariat essentiel avec le CNES
Partenaire du CNES depuis 1976, le CNRS construit avec ce dernier une réponse scientifique et technologique ambitieuse et coordonnée au service de la politique spatiale de la France. Le CNES joue en effet un rôle central en proposant et en mettant en œuvre la politique spatiale du pays, élément clé de la souveraineté nationale.
Sur le terrain, les centres techniques du CNES et nos laboratoires travaillent main dans la main. Souvent, le développement des expériences se fait au sein d’équipes intégrées CNES/laboratoires/industrie.
Cette collaboration place la France dans le peloton de tête de la science spatiale et contribue largement à ce que l’Europe spatiale, avec ses programmes portés par l’ESA et l’UE, soit à la pointe de la compétition mondiale.
la télédétection : suivre et comprendre la crise climatique et environnementale
Bien observer la Terre impose de prendre de la hauteur ! Les moyens d’observation utilisés depuis l’orbite terrestre couvrent tout le spectre du rayonnement électromagnétique, de l’UV au domaine radio, de façon active (radar) ou passive (radiométrie). Ils permettent de suivre les phénomènes atmosphériques (météorologie et pollution) océaniques, ou géologiques (éruptions volcaniques, séismes…), mais aussi le niveau des ressources en eau des lacs et des rivières, l’enneigement et les surfaces continentales, ainsi que tous les effets de l’activité humaine comme l’agriculture, l’urbanisation et la déforestation.
4 missions phares
Mars 2020, Juice, Bepi Colombo, Solar Orbiter, Swot, Svot, Euclid, Pharao, JWST, Nancy Grace Roman… Cette liste non exhaustive atteste que l’INSU est impliqué dans de nombreuses missions de cette décennie. 4 de ces missions illustrent la diversité des thématiques :
- Solar orbiter : mieux connaitre notre soleil (février 2020 - 4 laboratoires INSU impliqués)
Comment le champ magnétique émerge-t-il de l’intérieur du soleil et quel est son impact sur l’atmosphère solaire ? Quels sont les mécanismes impliqués dans la formation de la couronne et du vent solaire ? Quels sont les processus physiques expliquant l’activité éruptive du soleil ? Grâce à la mission Solar Orbiter, les scientifiques espèrent avoir bientôt des réponses à ces questions.
En savoir plus sur notre implication dans la mission Solar Orbiter
- Swot : Mesurer avec précision les niveaux des océans et des eaux (décembre 2022 - 4 laboratoires INSU impliqué)
Mesurer avec précision les niveaux des océans et des eaux : C’est la promesse du satellite SWOT (Surface Water Ocean Topography), développé par la NASA et le Cnes, avec l’aide des laboratoires de l’INSU. Ces mesures vont permettre de mieux connaître les ressources en eau, d’alimenter les modèles climatiques et d’améliorer l’évaluation des risques liés aux inondations et à l’érosion, le tout à l’échelle inédite de la Planète.
En savoir plus sur notre implication dans la mission SWOT
Juice : explorer les lunes de Jupiter (avril 2023 - 7 laboratoires INSU impliqués)
(JUpiter Icy moons Explorer) a pour objectif d’explorer le système jovien et ses lunes Galiléennes (Europe, Ganymède et Callisto) avec une attention particulière pour Ganymède. Couvertes de glace, elles abriteraient potentiellement des océans sous leur surface et donc peut être de la vie.
En savoir plus sur notre implication dans la mission Juice
Euclid : percer les secrets de l’Univers (juillet 2023 -6 laboratoires INSU impliqués)
Le satellite Euclid tente de percer les secrets de l’Univers en explorant la composition et l’évolution de l’Univers sombre. Pendant 6 ans, la mission Euclid de l’Agence spatiale européenne (ESA) à l’aide de son télescope spatial produira une carte de l’Univers à grande échelle à travers l’espace et le temps en observant des milliards de galaxies jusqu’à 10 milliards d’années-lumière, sur plus d’un tiers du ciel. Euclid éclaircira le phénomène de l’expansion de l’Univers et son accélération en essayant de décrypter le rôle de la gravité et la nature, encore inconnue à ce jour, des matières et énergies noires qui représentent plus de 95% de la masse et de l’énergie de notre Univers.
En savoir plus sur notre implication dans la mission Euclid
Infrastructures de recherche
3 infrastructures labellisées par le MESRI ont un intérêt majeur pour le domaine spatial.
Data Terra
Un défi capital : faciliter l’accès à des données de qualité, acquises depuis l’espace, au sol, ou in situ, sur l’ensemble des compartiments du système Terre, indépendamment de leur nature ou du mode de collecte. Y répondre nécessite des infrastructures interopérables permettant d’accélérer l’extraction, l’analyse, la diffusion et l’usage intelligent des données, indicateurs et modèles issus des systèmes nationaux et internationaux d’observation.
Destinés à la communauté scientifique comme aux acteurs publics et socio-économiques, ces données multi-sources, produits et services sont accessibles au travers d’une infrastructure distribuée de données et de services pour observer, comprendre et prévoir l’évolution du système Terre soumis aux changements globaux. Coordonner les dispositifs et moyens existants est une des ambitions de l’IR Data Terra.
En savoir plus sur l'IR Data Terra
Paradise
La France apporte une contribution centrale aux missions spatiales grâce à ses moyens d’envergure d’assemblage, de caractérisation et d’étalonnage en laboratoire. Ces moyens sont principalement répartis sur six plateformes qui font l’objet d’un groupement d’intérêt scientifique (GIS) depuis 2020 : L’infrastructure Paradise (plateforme pour les activités de recherche appliquées et de développement en instrumentation sol et espace).
En savoir plus sur l'IR Paradise
Centre de données astronomiques de Strasbourg (CDS)
Le CDS collecte et distribue dans le monde entier des données astronomiques et les informations associées. Il héberge la base de données pour l’identification des objets astronomiques SIMBAD, une collection des catalogues et tables publiées dans les journaux académiques VizieR, et l’atlas interactif du ciel Aladin.