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7 août 2012 2 07 /08 /août /2012 21:24

Pas encore de traces de vie, mais des traces de vis et de mécanique…

Le lendemain de l’atterrissage sur Mars et de la photographie de la descente sous parachute, le satellite MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) est retourné sur la « scène du crime ».

« Scène de crime » : c’est l’expression employée par Sarah Milkovich, une scientifique responsable de la camera HiRISE du satellite MRO pendant un point presse organise le 7 août 2012 au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena.

 

Entre les experts et NCIS : autopsie d’un succès...

Avant le démarrage effectif des travaux scientifiques, les ingénieurs de la mission Mars Science Laboratory vérifient que l’arrivée sur Mars s’est bien passée exactement comme prévu. Ils sont donc dans une situation très proche des enquêteurs qui analysent une scène de crime : les nouvelles images de la caméra HiRISE de MRO apportent des informations très précieuses pour ce travail d’investigation.

C’est donc encore une image impressionnante qui est publiée ce soir : une image où on peut retrouver tous les éléments du vaisseau qui est rentré dans l’atmosphère de Mars pour amener Curiosity à bon port : le parachute, le bouclier thermique, la coque supérieure, le rover et même… un « crane ». Rassurez-vous, c’est de l’anglais : il s’agit bien de la grue ou du pont volant qui a servi à descendre Curiosity en douceur au bout des câbles.

 

MSL---Curiosity---MRO---HiRISE---Scene-de-crime---07-08-20.jpgDans le cratère Gale et à proximité Mont Sharp, tous les éléments de la mission martienne MSL
autour du rover Curiosity vus par la caméra HiRISE du satellite MRO.
Crédit image : NASA / JPL / University of Arizona

 

Au moment où on se préoccupe de plus en plus de la question des débris en orbite, on peut penser que la zone d’atterrissage commence à ressembler à la chambre de ma fille et qu’un peu de rangement ne ferait pas de mal… Peut-être pas d’extra-terrestres mais certainement des traces d’activité humaine sur Mars !

Les quatres vignettes suivantes sont des extraits de l'image centrés sur les principaux éléments de la mission : le rover MSL, la "grue-pont", le bouclier thermique et le parachute avec la coque supérieure.

J'attends avec impatience de lire des comptes rendus plus complets de la première phase de la mission avec les différences entre les simulations et ce qui s'est effectivement passé. Actuellement, ces images semblent confirmer que le mot "nominal" a du résonner souvent dans la salle de contrôle du JPL à Pasadena.

 

Curiosity---MRO---MSL---07-08-2012.jpg Curiosity---MRO---Bouclier-thermique---07-08-2012.jpg
Curiosity - MRO - Parachute - Bouclier arrière - 07-08-201 Curiosity---MRO---Crane---Pont-MSL---07-08-2012.jpg

De haut en bas et de gauche à droite, les éléments de la mission MSL après le "landing" : le rover
MSL. le bouclier thermique, le parachute et la coque supérieure, le "crane".
Crédit image : NASA / JPL / University of Arizona

 

Autour du point d'atterrissage de MSL, sous réserve de confirmation, le sol est plus sombre : il semble que la poussière brillante en surface a été chassée par les jets des rétrofusées de la grue volante (la NASA a publiée une image qui confirme cette hypothèse) et que le matériel juste sous cette couche de poussière est désormais visible.

Selon le site de l'Université d'Arizona, la résolution des images d'origine est d'environ 40 cm. Par contre, son contraste n'est pas très bon par rapport à d'autres images prises par la caméra HiRISE : c'est à cause de la très forte inclinaison que les équipes opérationnelles ont du donner au satellite MRO afin que sa caméra pointe dans la direction du site d'atterrissage. L'inclinaison par rapport à une visée verticale, l'angle de roulis, est ici de 41 degrés, bien plus que la limite normale de 30 degrès. Encore une similitude avec le satellite Pléiades et son agilité.

 

Et la couleur :

Elle fonctionne bien aussi en couleurs la caméra de HiRise ? Effectivement, mais les barrettes CCD des deux autres bandes (la verte-bleue et la proche infrarouge) sont bien plus petites (4048 pixels) que celle de la bande rouge (20264 pixels). Couvrant les longueurs d'ondre comprises entre 0,550 et 0,850 µm, c'est cette bande rouge qui fournit les images panchromatiques présentées ici. La fauchée, la largeur au sol des images panchromatiques est de 6 kilomètres à 300 kilomètres d'altitude. La fauchée des images en couleurs, combinant les trois bandes n'est que de 1,2 kilomètre dans les mêmes conditions.

MRO a bien transmis une image en couleurs au moment où le satellite survolait la zone. En fait une scène complète le long de la trace du satellite.

Elle ne couvre pas les élements de MSL repérés plus haut mais elle fournit une image spectaculaire du cratère Gale et du Mont Sharp (Aeolis Mons pour les intimes). En voici une version très fortement sous-échantillonnée (l'image originale est sur le site de l'Université d'Arizona) et trois extraits en meilleure résolution. L'image a été pivotée de 90 degrés pour créer un effet de perspective : en réalité la grande longueur est parallèle à la trace du satellite.

 

MRO---Mars---Mont-Sharp---07-08-2012---SE.jpg

MRO---Mars---Mont-Sharp---07-08-2012---EX1.jpg MRO - Mars - Mont Sharp - 07-08-2012 - EX2 MRO---Mars---Mont-Sharp---07-08-2012---EX3.jpg

Image en couleurs du cratère de Gale et du Mont Sharp vu par la caméra HiRISE de MRO le 7 août 2012. En haut, vue en résolution réduite. En bas, trois extraits. Crédit : NASA / JPL / University of Arizona

 

Cerise sur le gateau : le rover ne s'est pas posé très loin du centre de l'ellipse d'incertitude.

 

MSL---Curiosity---Estimation-position-lieu-atterrissage.jpgEstimation de la position d'atterrisage du rover Curiosity. Crédit image : NASA - JPL - Caltech

 

 

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6 août 2012 1 06 /08 /août /2012 18:16
Sur notre bonne vieille Terre, avec l’observation par satellite, vous commencez à avoir vu pas mal d’images étonnantes ou spectaculaires, par exemple en lisant les articles du blog Un autre regard sur la Terre
Une seule différence, il s’agit ici de la planète Mars et du satellite Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA qui a photographié le dernier venu, Curiosity, pendant la descente sous parachute de la mission MSL (Mars Science Laboratory).
Même en noir et blanc, c’est une image exceptionnelle que la NASA vient de publier sur son site, le 6 août, le jour même de l’arrivée de Curiosity sur Mars.

Zoom---NASA---MSL---Curiosity---Parachute---MRO---06-08-201.jpg
NASA - MSL - Curiosity - Parachute - MRO - 06-08-2012
La descente de MSL / Curiosity sous parachute observée par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter
le 6 août 2012. En haut, détail. En bas vue d'ensemble.
Crédit image : NASA / JPL-Caltech /University of Arizona
   
Avec HiRise, la résolution, c'est le pied
L’image de Curiosity a été acquise environ une minute avant l’atterrissage sur Mars par la camera HiRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment), un des six instruments de MRO. Etonnant : la résolution des images est d’environ 33,6 cm (environ un pied), mieux que ce qu’on obtient aujourd’hui avec les meilleurs satellites civils d’observation de la Terre (voir par exemple sur ce blog les images du satellite Pléiades) !
C'est l'atmosphère de Mars qui explique cette différence : avec une pression moyenne de 6 millibars, elle est beaucoup moins dense que celle de la Terre. Les satellites peuvent voler beaucoup plus pas. A titre de comparaison, l'orbite de MRO a une altitude qui varie entre 250 km et 320 km alors que l'altitude de Pléiades est de 694 km.
  
Une bande rouge pour autour de la planète rouge
On a en fait des instruments approximativement dans la même catégorie (la caméra Hirise a une ouverture de 50 cm, le CCD dans la bande rouge compte 20.000 pixels pour un champ de 6 km). La performance, c'est de l'avoir mis en orbite autour de Mars.
Au moment où l'image est prise, le véhicule supportant le rover Curiosity descend en vol oblique au nord des dunes de sable qui bordent Mt Sharp, au centre du cratère Gale. Le parachute semble parfaitement gonflé et on distingue les détails de sa structure (dont le trou central).
Vraiment impressionnant !

Et le bouclier thermique...
L'équipe du projet MRO a également localisé dans cette image le bouclier thermique de MSL. Elle pense qu'au moment où l'image est prise, le bouclier est encore en chute libre. Dans le cas contraire, on verrait des traces d'impact.

MSL - MRO - Bouclier thermique - Parachure - Hirise
La chute du bouclier thermiqe de MSL vue par la caméra HiRISE de MRO.
  
En savoir plus : 

 

 

 

 
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6 août 2012 1 06 /08 /août /2012 04:45

Course d'obstacles dans la dernière ligne droite

Mission accomplie...

Quelques heures après la performance d'Usain Bolt dans la finale du 100 mètres aux Jeux Olympiques, c'est une autre course que vient de remporter le rover MSL en arrivant en douceur sur mars au terme d'un périple de 8 mois.

Des exploits très différents mais des analogies étonnantes : le succès ou l'échec avec un dénouement en quelques secondes, l'absence de droit à l'erreur, des années d'effort pour se préparer...

Une médaille d'or pour cette première épreuve dans la catégorie "plus de 80 kilos de science". C'est la masse record de charge utile qu'emporte MSL, un robot martien de la taille d'une petite voiture. Restent maintenant les échauffements avant l'épreuve d'endurance...

  

MSL Landing - Crane view - 06-08-2012L'étape ultime de l'arrivée de Curiosity sur Mars. Crédit : NASA

 

9 secondes 63/100 d'un côté, 7 minutes de l'autre

7 minutes de terreur... C'est ainsi que la NASA a baptisé la dernière phase de l'arrivée de Curiosity sur Mars. Il est bien sûr question du stress et de la terreur qu'ont vécus ce matin tous les ingénieurs et les scientifiques qui participent à ce projet extraordinaire. Le moment de vérité pour savoir si une des opérations les plus complexes et les plus courtes de l'histoire spatiale va réussir, après des années de travail de préparation. Il s'agit d'enchaîner une série de manoeuvres complexes, une "centaine de points de pannes uniques" : une seule défaillance et toute la mission est compromise, comme le rappelait ce matin à la Cité de l'espace Marc Pircher, le directeur du Centre Spatial de Toulouse du CNES. Cette impressionnante séquence d'opérations rendrait les scénaristes des films de James Bond jaloux. Elle ont permis à MSL et au vaisseau spatial qu'il l'a emmené depuis la Terre il y a huit mois de passer d'une trajectoire interplanétaire à une atterrissage en douceur sur la planète rouge. Sans mise en orbite intermédiaire...

Si vous n'avez pas vu les vidéos qui simulent cette dernière phase de la première partie de la mission (en fait le véritable point de départ de la mission scientifique), je vous invite à les regarder attentivement.

Je suis prêt à parier que votre première réaction a été : "ça ne peut pas marcher".

Il est vrai que la succession d'opérations paraît incroyablement complexe avec, au final, une sorte de grue volante à réaction qui tombe sous parachute et qui dépose le rover au bout de filins...

Tous les passionnés espèraient que cela allait marcher... Eh bien, c'est fait ! Chapeau aux équipes de la NASA et du JPL qui ont imaginé, mis au point et qualifié ce système, en ayant déjà à leur actif les plus grands exploits de l'exploration spatiale, sur Mars ou ailleurs. Dans le domaine des vols habités, la complexité du programme Apollo, il y a 50 ans, pouvait également faire douter que les américains parviennent à poser un homme sur la Lune en moins de 10 ans, alors que Gagarine venait de boucler sa première orbite autour de la Terre.

J'aurais beaucoup aimé assister à la revue de projet pendant laquelle quelqu'un de la NASA a conclu : "C'est bon les gars, je suis convaincu... Allez-y !"

 

17 caméras mais pas d'images en direct...

A Toulouse, c'est donc à la Cité de l'espace que les passionnés matinaux et les familles des scientifiques français (en particulier ceux des instruments CHEMCAM et SAM) ont suivi en direct la vidéo transmission organisée par le Jet Propulson Laboratory (JPL) de Pasadena.



Cite-de-l-espace---Landing-on-Mars---MSL-Curiosity---06-08.jpg

     la Cité de l'espace, la matinée matinale organisée pour les toulousains. Ici, le plateau dans le
cadre de l'exposition temporaire sur Mars. Crédit image : Gédéon

 

En fait, contrairement aux jeux olympiques de Londres, on n'assistait pas à l'évènement en direct et il n'y avait pas d'images en direct et en haute définition pour immortaliser cette arrivée sur mars, pour deux raisons principales :

  • Il n'y a pas eu d'images de haute qualité en direct car il n'y a pas tout de suite de capacité de transmission de données à haut débit : il faudra attendre plusieurs heures voir plusieurs jours (les "sols" martiens, un peu plus longs que les journées terrestres) pour que tout soit vérifié et que les antennes à haut gain soit déployées et mise en route. Les professionnels et les amateurs devront d'abord se contenter de messages de type "OK", "Acknowledged" signalant que les différentes étapes de la course d'obstacles sont franchies avec succès (en fait, sur la vidéotransmission, ce sont surtout les cris de joie et les applaudissements qui signalaient que tout se passait au mieux).
  • La distance ensuite entre la Terre et Mars : les signaux radio émis depuis mars mettent environ quatorze minutes pour atteindre la Terre (actuellement à une distance de 248 millions de kilomètres). Cela explique pourquoi la séquence finale d'arrivée sur mars est entièrement automatique : impossible d'avoir des délais de près de 30 minutes pour piloter un véhicule spatial sur une séquence aussi courte. A la Cité de l'espace, les animateurs de la matinée, avec Philippe Droneau, ont très bien montré ce décalage en expliquant bien la différence entre le temps réel martien et le temps réel sur terre, avec ce retard d'environ un quart d'heure.


MSL - ESA Antenna - Australia

L'antenne DSA 1 (Deep Space Antenna) de la station de New Norcia en Australie. Crédit ESA

 

Malgré ces différences avec un évènement sportif planétaire, il y a une analogie intéressante à mentionner : le nombre de caméras. Elles étaient très nombreuses à suivre Usain Bolt pendant la course et après sa victoire.

En orbite autour de Mars depuis le 24 octobre 2001, Mars Odyssey, le satellite relais qui assure les communications avec la Terre, a pu transmettre une série de premières photographies en noir et blanc très fortement sous-échantillonnées des caméras "Hazard Camera". Un peu comme si on avait suivi Usain Bolt en léger différé avec une vieille webcam en noir et blanc. Ces images en provenance de mars ont pourtant une valeur énorme : elles montrent que Curiosity est bien posé et semble en bonne santé. Elles sont surtout très émouvantes pour toutes les équipes qui participent à ce projet hors du commun et pour ceux qui sont passionés par l'exploration spatiale.

Cela est de très bonne augure en attendant les premières images panoramiques qui permettront de localiser très précisément le rover sur son site d'atterrissage.

 

MSL---First-image---Premiere-image---Hazcam---Front-left.jpg MSL---First-image---Premiere-image---Hazcam---Rear-left.jpg

Les premières images transmises par Curiosity dans les minutes suivant son atterrissage et
relayées vers la Terre par la sonde Mars Odyssey. A gauche, ombre du rover MSL vue par la caméra
Hazcam de la roue avant gauche. A droite, roue arrière gauche et horizon martien vue par une
autre caméra Hazcam. Crédit image : NASA / JPL.

 

Pour la petite histoire, la NASA a légèrement modifié l'orbite de Mars Odyssey le 24 juillet dernier pour s'assurer que le satellite survolerait bien le site du cratère Gale au moment de l'arrivée de MSL. Sans cette manoeuvre (une poussée d'une durée de six secondes), Mars Odyssey serait arrivé deux minutes après le "landing". Deux autres satellites, le Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA et la sonde européenne Mars Express de l'ESA, sont en position de retransmettre les liaisons de MSL mais uniquement en "playback". Seul Mars Odyssey assure la transmission en "direct" (avec toujours le délai de communication vers la Terre).

D'autres caméras ont préparé le terrain, comme par exemple celles de la mission européenne Mars Express qui ont cartographié le site du cratère Gale avec une résolution de l'ordre de 100 mètres avec une carte d'altitude obtenue par stéréovision.

 

MSL - Cratère Gale - Mars -06-08-2012Crédit image : ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

 

Pendant la mission scientifique à venir, les caméras vont surtout filmer l'environnement autour de MSL et aider à sa navigation. Même si, pendant le bilan de santé des premiers jours, le rover Curiosity fera lui-même l'objet d'une grande curiosité.

C'est une autre histoire...

On verra également dans un autre article avec quels dispositifs et comment fonctionnent les liaisons avec la Terre. On refera certainement un parallèle avec la retransmission des grands évènements sportifs mais surtout avec les systèmes d'observation de la Terre et les moyens sols associés.

Pour le moment, c'est un sans faute avec cet atterrissage réussi ! Ou "amarssissage" ? Les anglo-saxons ont moins d'hésistation : ils utilisent toujours le terme "landing".

 

Caméras MSL - JPLLes dix-sept caméras du rover Curiosity. Crédit image : NASA

En savoir plus :





 


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20 avril 2012 5 20 /04 /avril /2012 16:40

Après une image de Spot 5 en orbite, Pléiades vient de réussir une nouvelle prouesse qui illustre l'agilité remarquable de ce satellite lancé en décembre dernier : une photographie du satellite européen Envisat.

Il ne s'agit pas d'un simple exercice de style mais d'une action menée pour tenter de comprendre l'origine de la panne survenue à Envisat depuis le 8 avril 2012.

 

Envisat - Pléiades - Pleiades - CNES - ESA - 15-04-2012

Le satellite européen Envisat vu par le satellite Pléiades le 15 avril 2012.
Crédit image : Centre National d'Etudes Spatiales (CNES)

 

Dans quel état j'ère ?

D'après les informations communiquées par l'ESA et confirmées par cette image, le satellite Pléiades est en un seul morceau mais avec une orientation anormale : on reconnaît facilement les principaux éléments du satellite : le très grand panneau solaire, le corps du satellite avec , en travers, l'antenne du radar ASAR.

L'image suivante est une vue d'artiste qui permet de repérer d'autres équipements ou charges utiles.

Un des points critiques est l'orientation du panneau solaire : en fonctionnement normal, il est orienté pour assurer la recharge des batteries du satellite. Si l'orientation correcte du panneau n'est plus assurée, la batterie se déchargera complètement et l'ensemble des équipements électriques cessera d'être alimenté.

 

Envisat---vue-artiste---ESA.jpg

Vue d'artiste du satellite européen Envisat.
Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA)

  

Jusqu'à présent, les tentatives pour reprendre contact et envoyer des télécommandes à Envisat ont échoué.

  

Une photographie réussie à 27000 km/h, la tête en l'air et sur des trajectoires différentes : défi relevé !

Sur son orbite à 694 kilomètres d'altitude, le satellites Pléiades a une vitesse de 27030 km/h (un tour de la terre en 99 minutes). Envisat est moins de 100 kilomètres plus haut, à environ 780 kilomètres d'altitude, et tourne par conséquent un peu plus lentement à 26867 km/h (un tour de la terre en 101 minutes).

Projetées à la surface de la terre, leurs trajectoires sont deux courbes de forme sinusoïdale. Toute la difficulté est de prendre l'image au bon moment, quand les deux trajectoires se croisent, au voisinage des pôles.

 

Trajectoire-et-orbite-satellites---Pleiades--Envisat---N2Y.jpg Trajectoires respectives des satellites Pléiades et Envisat projetées à la surface de la Terre.
Crédit image : www.n2yo.com

  

Il faut également bien prendre en compte les conditions d'éclairement (angle solaire) pour obtenir une image bien contrastée et exploitable. Pour cette raison, Pléaides n'est à mon avis pas exactement sous Envisat au moment où il prend cette image : les équipes du CNES l'ont probablement laisser dépasser Envisat pour avoir le meilleur éclairage possible.

Si vous prenez également en compte le fait que Pléaides voir un champ d'environ 1,6° (soit l'équivalent d'une focale de 1250 mm sur un reflex au format 24x36), il faut avoir bien calculé son coup pour appuyer sur le déclencheur au bon moment !

Dernière difficulté : la technique de prise de vue est différente de celle de votre appareil photo. Sur Pléiades, comme sur la plupart des satellites d'observation optique, la capteur n'est pas une matrice rectangulaire comme sur votre compact ou votre réflex : le capteur est une barrette CCD ou plutôt un assemblage de plusieurs barrettes (30000 pixels en 5 barrettes de 6000 pixels fabriquées par la société e2V dans le cas du capteur panchromatique de Pléiades, 7500 pixels pour le capteur multispectral) qui acquière des lignes d'images. C'est le déplacement du satellite sur son orbite qui produit le "balayage" dans l'autre sens, un peu comme pour un photocopieur ou le scanner que vous avez peut-être chez vous.

Pas simple par conséquent de faire une belle image d'un objet en mouvement rapide (rappelez-vous la dernière fois que vous avez enlevé la feuille du scanner un peu trop tôt...)

Je n'ai pas encore vu les images brutes qui ont été acquises par Pléiades mais j'imagine qu'il y a, dans ces conditions, un petit décalage d'une ligne à l'autre et qu'un traitement d'image est nécessaire pour compenser le mouvement relatif des deux satellites.

Pour fournir le maximum d'informations utiles à l'ESA, il est probable que les équipes du CNES ont programmé l'acquisition de plusieurs images dans un laps de temps assez court, une sorte de séquence vidéo, pour voir si le satellite Envisat avait une attitude stable sur son orbite ou s'il était en "spin" (rotation sur lui-même). En noir et blanc, pour la finesse des détails, et en couleurs, pour bien distinguer les différents éléments (voir la série d'images sur le blog "la tête en l'air" du CNES). 

Pour en savoir plus, j'espère que des informations plus précises seront communiquées prochainement...

 

Pleiades---Envisat---CNES---Serie-3-images---15-04-2012.jpgUne série de 3 images d'Envisat prises par Pléiades en moins de 8 minutes le 15 avril 2012.
En haut, les images en mode panchromatique, en bas en mode multispectral.
De gauche à droite, images acquises à 14:52:03, 14:59:07 et 14:59:57.
Crédit image : CNES (Centre National d'Etudes Spatiales).

 

L'Europe spatiale au secours d'Envisat...

A l'image de la charte internationale Espace et catastrophes majeures en cas de catastrophe naturelle, les agences spatailes et les organismes spécialisés ont mobilisé d'autres moyens spatiaux ou terrestres (radar ou mesure de rétroréflexion laser) pour fournir toute information susceptible d'aider les équipes de l'ESA (Agence Spatiale Européenne) à comprendre la configuration exacte d'Envisat sur son orbite et identifier si possible l'origine de la panne. C'est également le cas avec un outil très différent : les radars terrestres destinés à assurer la surveillance d'objets en orbite.

 

ENVISAT - Fraunhofer - Radar Le satellite européen Envisat vu par un radar TIRA du Fraunhofer Institute (Institute for
High Frequency Physics and Radar Techniques). Crédit image : Fraunhofer Institute.

 

En savoir plus :

 

 

 

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4 avril 2012 3 04 /04 /avril /2012 17:52

 

Demandez-nous la Lune !

C’était le 9 janvier dernier : la première pleine lune de l’année 2012. Le satellite Pléiades était là pour immortaliser l’évènement, pas seulement pour la beauté du spectacle mais parce que la Lune est une « cible » très intéressante pour les activités de recette en vol : à l’abri des perturbations atmosphériques, il est possible de calibrer finement l’instrument optique de Pléiades sur les mers et les cratères lunaires. C’est ce qu’ont fait les équipes du CNES en braquant le télescope de Pléiades vers la Lune.

Cerise sur le gâteau, Pléiades a également réalisé une première en prenant, grâce à son agilité, deux images en stéréo de la face visible de la Lune : voilà donc la première image tridimensionnelle de notre satellite naturel à partir d’un satellite d’observation de la Terre ! Pour cela, deux images différentes ont été prises, l’instrument de Pléiades étant braqué vers le centre de la Lune à partir de deux positions éloignées sur son orbite.

 

Pléiades - Lune - 3D - relief

Restitution sous forme d’anaglyphe d’un couple d’images stéréo de la Lune prises par le satellite
Pléiades pendant la recette en vol en janvier 2012. Crédit image : CNES.

 

Remarque : En raison des conidtions de prise de vue et pour pouvoir utiliser les lunettes 3D, l'image est pivotée de 90 degrés par rapport à la vue "habituelle" de la Lune : Le grand cratère Tycho Brahe, ici à droite, est situé dans l'hémisphère sud de la lune, c'est-à-dire en haut quand on regarde la lune avec un télescope. Vous suivez ?


Un satellite artificiel louche sur notre satellite naturel

Pour réussir cet exploit, les deux images ont été prises alors que le satellite Pléiades occupait deux positions diamétralement opposées sur son orbite à 694 kilomètres d’altitude : deux points de vue séparés d’environ 14100 kilomètres (deux fois la rayon terrestre et deux fois l’altitude de Pléaides). C’est cet écart qui crée les différences entre la couleur rouge et la couleur cyan qui vous permet, si vous avez vos lunettes magiques, de voir l’hémisphère lunaire « sortir » de l’écran.

Cette parallaxe, effet de la différence de points de vue, est connue depuis l’antiquité en astronomie : les grecs Aristarque, Eratosthène, Hipparque, Ptolémée ont utilisé cette méthode pour mesurer distance des objets du système solaire et des astres. En 1751, l’abbé de Lacaille et Joseph de Lalande, à Berlin et au Cap, effectuent la première mesure précise de distance de la Terre à la Lune.

Plus récemment, Hipparque a donnée son nom à la mission scientifique européenne Hipparcos qui a permis de cartographier 100000 étoiles avec une précision inégalée. La sonde Gaïa, dont le lancement est prévu en 2013, établira un catalogue encore précis d’un milliard d'étoiles…

 

Des images 3D de qualité : partir d’une bonne base

Pour obtenir de bons couples stéréo permettant de restituer le relief d’une scène, il est important que les deux points de vue soient suffisamment espacés, relativement au relief observé et surtout à la distance de la scène.

Ce paramètre important s’appelle B/H, le rapport entre la distance entre les deux points d’observation (B) et la distance de la scène observée (H).

En général, le satellite Pléiades prend des couples stéréo avec des rapports B/H compris entre 0,15 et 0,8 permettant d’avoir des longueurs de scènes stéréo entre 20 et 280 km.

 

Parallaxe stéréovision - B sur H

Illustration des notions de parallaxe et de B/H. Crédit image : site « Ressources naturelles Canada »,
Centre Canadien de Télédétection, glossaire des termes de télédétection.

 

Qu’obtient-on dans le cas de notre image de la lune ?

Le 9 janvier 2012, la lune est pratiquement à mi-chemin entre son apogée (point le plus éloigné de la Terre) et son périgée (point le plus proche), soit respectivement 404579 km le 2 janvier et 369886 km le 17 janvier. On peut prendre comme distance le 9 janvier environ 386000 kilomètres, pratiquement la distance moyenne de la terre à la lune. Donc dans notre cas, B/H vaut donc environ 0,037.

C’est très faible… Et c’est la raison pour laquelle, avec vos jolies lunettes de couleurs, vous voyez un seul relief : la forme hémisphérique de la Lune. Les conditions de prise de vue à cette distance ne permettent pas de voir le relief à la surface de la Lune, les cratères et les mers sauf... sur les bords : comme dans le cas des gratte-ciel de Manhattan, on voit ici les cratères sous un angle très incliné et l'effet de parallaxe est plus sensible.

De manière générale, si vous souhaitez observer la Lune à l'oeil nu ou au télescope, sachez que la pleine lune n'est pas le moment idéal : la lumière du soleil verticale "écrase" le relief. Au moment d'un premier quartier ou d'un dernier quartier, l'éclairage rasant et les ombres mettent en relief... le relief, en particulier le long du terminateur, la limite entre zone éclairée et zone sombre.

Je n’ai pas trouvé de bonne source sur les altitudes des sommets de la Lune. Si vous en connaissez une, merci de poster un commentaire. Sachez que le mont Leibnitz culmine à 8200 mètres (par rapport à quoi ?). Après la Sonde Clementine lancée par la NASA en janvier 1994, c’est maintenant le capteur LOLA (Lunar Orbiter Laser altimeter) de la sonde LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) qui doit établir une cartographie détaillée de la Lune.

 

LRO - Lune - site Apollo 11

Une image du site d’alunissage d’Apollo 11 vu le 7 mars 2012 par la caméra de la sonde LRO en orbite
à 24 kilomètres au dessus de la surface de la Lune. En la comparant avec des images prises par Neil
Armstrong et Buzz Aldrin en juillet 1969, on peut localiser la position du LEM, de l’appareil photo, du
Passive Seismic Experiment Package (PSEP) et du Laser Ranging RetroReflector.
Crédit image : NASA/GSFC/Arizona State University

 

30000 colonnes à la lune : quelle résolution sur la lune ?

30000 : c’est le nombre de pixels de chauqe ligne du capteur de l’instrument Pléiades. Sur terre, il mesure des détails de 70 cm. Quelle résolution obtient-on sur la Lune ?

La capteur de Pléiades couvre un champ d’environ 29 millièmes de radians, soit environ 1,65°. Le diamètre apparent de la Lune est lui d’environ 30 minutes d’angle soit 0,5°. La lune occupe donc environ 30% du camp de vision de Pléiades.

Sur les 30000 pixels du capteur, environ 9000 couvre donc l’équateur de la Lune. Le diamètre de celle-ci étant de 3474 kilomètres, le satellite Pléiades peut donc voir, à cette distance des détails d’environ 386 mètres. On retrouve le même chiffre plus simplement en faisant le rapport des distances d’observation.

 

Parallaxe mais presque : la méthode de Lacaille et Lalande pour mesurer la distance de la lune

En 1871, c’était un travail d’équipe pour obtneir une bonne précision : Lalande gèrait et Lacaille se débrouillait…

Le schéma suivant illustre la méthode utilisée par Lacaille et Lalande pour obtenir la première mesure précise de la distance de la Terre à la Lune. Vous pouvez facilement l’adapter pour la configuration de prise de vue de Pléiades. De fil en aiguille, un peu de trigo…

 

Parallaxe - Triangulation - Lalande - La Caille - distance

Illustration de la méthode de mesure de la distance Terre-Lune utilisée par Lacaille et Lalande.
Crédits : Illustration créée par Planète Sciences Midi-Pyrénées. Image de la Terre : source
Eumetsat (Météosat 9). Image de la Lune : sourcec NASA (sonde spatiale LRO)

 

En savoir plus :

 

 

 

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4 avril 2012 3 04 /04 /avril /2012 12:51

satellite SPOT 5 vu par Pléiades - CNES - Astrium

Paparazzi en orbite : une image en couleurs de Spot 5 vu par le satellite Pléiades. Image acquise
en février 2012 pendant la recette en vol. Crédit image : CNES - Astrium

 

10 bougies pour le cinquième Spot

Dans un mois, le satellite Spot 5 fêtera ses 10 ans d’exploitation opérationnelle en orbite : lancé le 5 mai 2002 par une fusée Ariane 42P (vol 151), Spot 5, tout en assurant la continuité de la famille Spot avec un large champ (60 kilomètres), offre une résolution très supérieure, avec des produits images à 2,5 mètres de résolution.

Dans la nuit du 16 au 17 décembre 2011, dans la coiffe d’un lanceur Soyouz avec 5 autres satellites, c’est le satellite Pléiades 1A qui prenait son envol depuis la Guyane française. Un beau cadeau pour un autre anniversaire : les 50 ans  du CNES. Pour la France et l’Europe, c’est une nouvelle génération de satellites qui voit le jour : plus petit que Spot 5, le satellite Pléiades 1A, qui sera bientôt rejoint par son petit frère Pléiades 1B (original le prénom du jumeau !), produit des images à très haute résolution : les produits images bientôt commercialisés par Astrium GEO-Information sont échantillonnés à 0,5 mètre. Plusieurs exemples ont déjà été publiés sur le blog Un autre regard sur la Terre et sur le blog « La tête en l’air » du CNES.

Dans le cadre des activités de recette en vol, les équipes du CNES vérifient toute sles performances du satellite. Pour atteindre cet objectif, ils sont parfois amenés à réaliser des images atypiques comme celle de la lune en 3D présentée dans un autre article.

 

Une photo à 27000 km/h : cela change des vues d’artiste...

Vous avez certainement déjà lu la légende « vue d’artiste » en dessous de l’image d’un satellite sur un ciel étoilé. A l’exception de photographies d’astronomes amateurs éclairés, c’est vrai qu’il est rarissime de voir des « vraies » images de satellites une fois qu’ils sont en orbite.

Dans la série des images insolites, le satellite Pléiades 1A a pourtant réussi à photographier… un autre satellite, Spot 5.

C’est l’agilité de Pléiades qui permet cette prouesse. A proximité d’un passage au-dessus du pôle, les équipes du CNES ont programmé un basculement de Pléiades de 180° pour viser Spot 5, défilant sur une orbite environ 100 kilomètre plus haut. Sur l’image en couleurs, on distingue très bien la forme caractéristique des panneaux solaires de Spot 5 , les deux instruments HRG (haute résolution géométrique). Les zones très lumineuses correspondent aux reflets de la lumière du soleil sur le revêtement (MLI de couleur dorée) ou les radiateurs (couleur argentée) du satellite. Pour fixer les idées, voici une « vue d’artiste » du satellite Spot 5.

 

Spot5 - Vue d'artiste - CNES

Vue d’artiste du satellite Spot 5. Crédit image : CNES - D. Ducros

 

Pour obtenir un bon éclairage, Pléiades n’est pas exactement « sous » Spot 5 au moment de la prise de vue : les équipes en charge de la programmation au CNES ont laissé le satellite Pléiades « dépasser » Spot et le photographier sous un angle de 45 ° environ. Il y a une autre image acquise en mode panchromatique (noir et blanc) au moment où Pléiades est juste sous Spot 5 mais elle est beaucoup moins intéressante car l’éclairage est moins bon. On voir par contre assez bien la pièce d'adaptation au lanceur Ariane 4.

 

Au nom de la 3ème loi : ce ne peut que plaire que Kepler !

Détail pour les amateurs de photographie sportive : les deux satellites Pléiades et Spot 5 volent chacun à environ 27000 km/h mais pas sur la même orbite. A 694 km d’altitude, Pléiades défile à 27030 km/h, soit 7,5 kilomètres par seconde. Sébastien Vettel, Jenson Button, Mark Weber, Fernando Alonso ou Lewis Hamilton peuvent aller se rhabiller… Un peu plus haut, à 800 kilomètres d’altitude, Spot 5 parcourt son orbite un peu plus lentement que Pléiades, à seulement 26829 km/h.  Sur l'autoroute, cela s'appelle se faire flasher,  par un  radar qui roule plus vite que vous...

C’est conforme à la troisième loi de Kepler mais, comme pour une formule 1 dans la ligne droite avant le virage de la Rascasse à Monaco, attention au filé pour réussir ce genre de prise de vue !

 

A cette vitesse, c’est f(l)ou ce que c’est net…

Ici, le filé, flou lié au mouvement des objets photographiés ou au déplacement volontaire de l’appareil de prise de vue, est remarquablement maitrisé. Le léger flou visible sur l’image provient du fait que Spot 5 n’est qu’à 100 kilomètres de Pléiades : l’instrument de Pléaides est "focalisé" pour prendre des images à une distance de 694 km, à la surface de la Terre. C'est quand même l’objectif principal de la mission, même si les images des astres et d'autres satellites sont toujours spectaculaires…

 

La famille continue à s’agrandir

Pléiades 1A n’assure pas tout seul la relève… Spot 5, malgré ses dix ans, continue à fonctionner comme une horloge (ou plutôt comme un appareil photo). Il sera suivi par Spot 6, lancé avant fin 2012 sur une fusée indienne PSLV. Le frère jumeau Pléiades 1B en fin d’année et enfin Spot 7 dont le lancement est prévu pour début 2014.

Sur des orbites phasées, cette constellation de 4 satellites renforcera les performances de réactivité et de disponibilité de produits de 50 cm à 1,5 m jusqu’en 2024. C’est un atout important dans un domaine où la compétition internationale est féroce. Il est remarquable de voir comment la France et l’Europe, avec la famille Spot et Pléiades, réussissent à occuper une place de choix sur le marché de l’observation de la Terre, face à des concurrents américains qui bénéficient de contrats-cadres à long terme de la part de l’agence américaine NGA (National Geospatial-Intelligence Agency).

 

Spot 5 et Pléiades : portraits de famille

Pour finir un petit comparatif des membres de la famille, avec leur silhouette et la carte d'identité... Satellites Spot et Pléiades - évolution technologique

Silhouettes, masse approximative et dates de lancement de Spot 5, Pléiades, Spot 6 et Spot 7

 

Famille-Spot---Pleiades---Comparaison-copie-1.jpg

Comparaison des principales caractéristiques de Spot 5, Pléiades, Spot 6 et Spot 7
(illustrations et tableau établi à partir d'une conférence d'Astrium présentée en octobre 2011
pendant la Novela à Toulouse)

 

En savoir plus :

 

  

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

  • Travail sur les orbites des satellites d’observation de la Terre : lois de Kepler, orbites héliosynchrones, traces au sol, revisite, etc.
  • Découvrir les activités et les ateliers scolaires proposées par Planète Sciences Midi-Pyrénées autour des techniques d’observation de la Terre et de leurs applications à l’étude de l’environnement.
  • Utiliser le Spatiobus du CNES pour des activités pédagogiques sur le thème de l'espace. Visiter le blog du spatiobus et voir les modalités de réservation.

Animation-Spot-5---Toulouse-Space-Show---Planete-Sciences.jpg

  Pendant le Toulouse Space Show en 2010, un autre Spot 5 vu du ciel pendant une animation
organisée par le CNES avec Planète Sciences Midi-Pyrénées. Cet atelier pédagogique fait partie
de la panoplie des outils du Spatiobus du CNES. Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées

 

 

 

 

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14 février 2012 2 14 /02 /février /2012 22:57

Pas de fleurs ? Offrez des pixels !

14 février, c’est la Saint-Valentin. J’ai oublié les fleurs. L’excuse du froid et de la neige n’a pas fonctionné. Pour remplacer, voilà un joli bouquet de pixels, avec quelques images satellites montrant des formes de cœur un peu partout sur la planète…

Ma première image, c’est la mer d’Aral, probablement le meilleur du symbole du peu d’intérêt porté par l’homme aux conséquences de ses activités sur notre environnement à moyen et long terme. Je vous renvoie à un précédent article sur l’évolution de la mer d’Aral, sous forme de réponse à un quiz image, un des articles les plus consultés du blog Un autre regard sur la Terre. Un des fleuves qui se jettent (ou plutôt qui se jetaient) dans la mer d'Aral est l'Amou-Daria. Il matérialise la frontière entre l'Afghanistan et le Tadjikistan, et entre l'Ouzbékistan et le Turkménistan. L'autre fleuve est le Syr-Daria au Kazakhstan. Une image du satellite européen Envisat, prise le 7 juillet 2011 permet de voir l'importance de l'agriculture irriguée sur ces deux fleuves et d'imaginer son influence sur le retrait de la mer d'Aral.

 Landsat 5 - Mer d'Aral - 24-07-2011

Mer d’Aral. Extrait d’une image du capteur Thematic Mapper du satellite Landsat 5 acquise le
24 juillet 2010. Crédit image : USGS
.

 

En avoir le coeur net...

Ensuite, détour vers le sud du delta du Nil et du Caire avec El Fayoum, une oasis du désert de Lybie, une des plus anciennes régions agricoles d’Egypte. Vous trouvez que cela ressemble plus à une feuille de vigne qu’à un cœur ? Moi aussi ! Mais bon, vu de 800 kilomètres d’altitude… Et puis, une feuille de vigne peut également servir le jour de la Saint-Valentin.

 

Envisat---MERIS---Delta---Coeur---01-02-2012---08h22.jpg  Au sud-ouest du Caire, El Fayoum. Image acquise par le capteur MERIS du satellite européen
Envisat le 1er février 2012 à 8h22. L’image est pivotée de 90°. Cliquer ici pour la voir selon son
orientation normale. Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA).

 

On reste en Afrique, du côté de la Mauritanie, toujours avec Envisat mais cette fois-ci avec une combinaison de trois images provenant du radar ASAR. Il s’agit de la dépression Sebkha Te-n-Dghamcha, au nord de la capitale Nouakchott. La dépression en forme de cœur couvre une zone d’environ 70 km par 50 km. C’est un lac asséché. Le point le plus bas est à 3 mètres sous le niveau de la mer. Quelques étangs d’eau salée subsistent.

 Envisat - ASAR - WSM - Mauritanie - 23-11-2002 - 23-03-2003  La dépression Sebkha Te-n-Dghamcha, au nord de la capitale Nouakchott. Combinaison de trois images
ASAR du satellite européen Envisat. Crédit image : Agence Spatiale Européenne.

 

Cette image multi-temporelle a été créée à partir de trois images acquises le 23 novembre 2002, le 23 mars 2003 et le 24 avril 2003. Les couleurs mettent en évidence les changements entre les trois images. L’image de novembre 2002 apparaît en rouge, celle de mars 2003 en vers et celle d’avril 2003 en bleu. Au final, les zones blanchâtres correspondent à des surfaces à forte réflectivité qui n’ont pas changé entre les trois prises d’images. Je suis d’accord, il faut une certaine expérience pour interpréter ce type de produit image et annalyser les changement !

 

Pour la Saint-Valentin, Google Earth devient Google Heart

Une seule lettre à déplacer… et l'outil change de fonction.

Pour continuer sur le thème de la Saint-Valentin, je vous propose donc un petit jeu avec Google Earth ou Google Maps en mode « image satellite » : comment trouver des jolis cœurs à la surface de la Terre.

Voici quelques zones que j’ai sélectionnées (en pratique, les liens pointent vers Google Maps). Si vous trouvez d’autres régions plus intéressantes ou étonnantes, merci de poster un commentaire à la fin de cet article en précisant les coordonnées géographiques :

ALOS---Galesnjak---19-03-2010---Extrait.jpgL'île de Galesnjak en Croatie, vue par
le satellite ALOS en mars 2010.
Crédit image : JAXA.
  • En allemagne, à Braunschweig, un lac près de la Volkswagen Halle.

  • Au sud-est de Bruxelles, près du parc de Woluwe.

Une remarque : comme en amour, ne vous laisser pas impressionner par la taille (des coeurs...) : les images et les liens proposés ici montrent des coeurs dont la taille varie entre quelques mètres et quelques kilomètres. Quand on regarde une image, il faut toujours essayer de se faire une idée de son échelle.

 

 

Bouquet final...

J'espère que mon bouquet de pixels vous a fait passer une Saint-Valentin originale. Défi pour 2013 : trouver un nouvel angle d'approche pour parler de la Saint-Valentin sur le blog Un autre regard sur la Terre.

 

En savoir plus :


Suggestions d'utilisations pédagogiques en classe :

 

 

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25 décembre 2011 7 25 /12 /décembre /2011 18:40

Voici l'image qu'on pouvait voir le jour de noël sur la page d'accueil du site internet d'Eumetsat. Une image habiltuelle du satellite Météosat ? Pas tout à fait. En la regardant de près, on peut voir un célèbre personnage que tous les enfants attendent le 25 décembre...

 

Eumetsat - Noel - Sol Invictus - 25-12-2011

Copie d'écran extraite de la page d'accueil du site d'Eumetsat le 25 décembre 2011 et confirmation
du moyen de transport utilisé par le Père noël

 

Un simple clin d'oeil amunsant pour le jour de noël ? Pas seulement...

Trois jours après le solstice d'hiver 2011 et le début de l'hiver, le jeudi 22 décembre 2011 à 5h29, Eumetsat fait certainement allusion à une fête ancienne à l'origine des festivités du 25 décembre.

Noël, la célébration du soleil invaincu, vient du latin Natalis (dies). C'est le jour natal... et représente l'anniversaire de la naissance du Sol Invictus (le Soleil Invaincu). Cette fête avait lieu le jour du solstice d'hiver : à partir de cette date, les jours s'allongent à nouveau : le soleil renaît... 

Les images des satellites géostationnaires, même sans être modifiées avec le silhouette du Père Noël, sont très intéressantes pour ceux qui veulent comprendre les saisons et les mouvements de la Terre autour du soleil.

Voici par exemple deux images acquises par Météosat le 22 décembre à 6h00 UTC et 18h00 UTC. Il s'agit d"une composition colorée montrant les canaux visilbles. La limite lumière-obscurité matérialise parfaitement l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre, ici au moment du solstice d'hiver.

 

Meteosat 9 - Solstice hiver 2011 - 22-12-2011 - 06h00Meteosat 9 - Solstice hiver 2011 - 22-12-2011 - 18h00Deux compositions colorées d'images acquises par le satellites Météosat 9 le 22 décembre 2011
à 6h00 et 18h00 UTC. Crédit image : Eumetsat.

 

En savoir plus :

D'autres articles du blog Un autre regard sur la Terre sur les saisons et les satellites géostationnaires :


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22 octobre 2011 6 22 /10 /octobre /2011 22:02

Face au Haka, yapuka…

Le coup d’envoi a été donné le dimanche 23 octobre à 10h00 à Paris, soit 21h00 à Auckland dans le stade Eden Park : c’était le moment de vérité pour le match entre les bleus et les All-Blacks. Une revanche après un match de poule au cours du quels les néo-zélandais avaient battu les français 37 à 17 ? 

Chez eux, devant près de 60000 supporters, les All-blacks ont cherché à en faire voir de toutes les couleurs aux quinze titulaires français (Jean-Baptiste Poux, William Servat, Nicolas Mas, Pascal Pape, Lionel Nallet, Thierry Dusautoir, Julien Bonnaire, Imanol Harinordoquy, Dimitri Yachvili, Morgan Parra, Alexis Palisson, Maxime Mermoz, Aurélien Rougerie, Vincent Clerc et Maxime Médard) et à leurs remplaçants. Au final, un score de 8 à 7 et un tout petit point d'écart au profit des néo-zélandais qui emportent leur deuxième coupe du monde à domicile.

 

Optus - D3 - Vue artiste

Vue d'artiste du satellite de télécommunication Optus D3. Construit par la société Orbital et mis
en orbite le 21 août 2009 par une fusée Ariane 5, Optus D3 pèse 2500 kg au lancement et
seulement 1200 kg une fois sur l'orbite géostationnaire, le carburant du moteur d'apogée
représentant environ 50% de la masse totale. Sa charge utile est consituée de 24 répéteurs en bande
Ku (de 10,7 à 12,5 Ghz)
pour une puissance totale de 5 KW et une durée de vie nominale de 15 ans.

 

Avez-vous la fibre pour la télévision par satellite ?

A Toulouse, beaucoup de fans de rugby étaient devant leur téléviseur pour regarder le match qui se disputait à près de 20000 km de distance, pratiquement aux antipodes. Au total, un record d'audience pour TF1 avec plus de 15 millions de téléspectateurs.

A votre avis, combien de satellites sont-ils utilisés pour amener les images du match sur l’écran de TV de votre salon. Un seul, Deux ?

En tentant de répondre à cette question je me suis dit qu’un satellite géostationnaire de télécommunication couvrait au maximum une fraction d’un hémisphère terrestre. Par conséquent, il me semble qu’il faut au moins deux satellites pour assurer une liaison correcte entre la Nouvelle-Zélande et la France, deux pays situés à près de 20000 kilomètres l’un de l’autre.

Pour savoir exactement comment la diffusion des images était assurée, j’ai pris contact avec l’équipe technique de TF1, la chaîne qui a acquis les droits TV pour la France de la coupe du monde de Rugby 2011. J’ai eu la possibilité de m’entretenir avec Philippe Legros, le directeur technique, présent sur place en Nouvelle-Zélande, et avec Yves Bouillon, responsable des moyens techniques. Ils ont accepté de répondre à mes questions et je les en remercie vivement.

 

Un fil en verre pour une coupe du monde à l’envers…

On pouvait croire que seuls les satellites pouvaient assurer la transmission de signaux vidéo à une aussi grande distance.

Incroyable mais vrai, c’est surtout en empruntant plusieurs fibres optiques passant sous les océans que les images nous arrivent en France… L’endroit du monde le plus éloigné de nous est relié à la France par un câble sous-marin.

Les satellites géostationnaires sont également mis à contribution, mais pas pour les communications à grande distance :

  • Au niveau de la production, Optus D3, un satellite couvrant l’Australie et la Nouvelle Zélande, est utilisé pour transmettre les signaux vidéo entre l’ensemble des stades utilisés pour les phases de qualification et Auckland.
  • A l’autre extrémité, pour les spectateurs qui reçoivent la télévision par satellite, il y a également Astra 1H, positionné sur la longitude 19,2°E, qui assure la diffusion des chaînes de Canalsat, dont TF1 depuis la fusion entre Canalsat et TPS en 2007.

Entre les deux, une fibre optique, ou plus exactement plusieurs câbles sous-marins, assurent la liaison entre l’hémisphère sud et la France.

Surprenant, n’est-ce pas ! Ceal mérite quelques explications...

 

En savoir sur la production des images pour un grand évènement sportif international : le cas de la coupe du monde rugby 2011.

Pour comprendre les raisons des choix des moyens de télécommunications, il faut s’intéresser un peu à l’organisation de la production vidéo de la coupe du monde de Rugby.

Il y a d’abord le diffuseur hôte, ou « host broadcaster », qui est chargé de produite les images TV sur les stades. Il installe les caméras sur place et assure la production avec de gros cars de production, à l’intérieur desquels un réalisateur et équipe de production donnent les consignes aux cadreurs et choisissent à tout moment quelle caméra passe à l’antenne. Ils assurent également les ralentis et l’habillage de l’image (score, incrustations, etc.)

C’est la société SKY Television New Zealand qui a été choisie par RWCL (Rugby World Cup Limited), filiale de l’IRB (International Rugby Board), comme « host broadcaster » pour la coupe du monde de rugby 2011. SKY assure la couverture des 48 matchs en haute définition.

Le signal produit est appelé « signal international ». Il est mis à disposition des chaînes de télévision qui ont acquis les droits pour la diffusion dans les différents pays. Pour la diffusion en France, c’est TF1 qui a acquis droits TV exclusifs de la compétition pour une somme de 28 millions d'euros.

Malgré l’heure matinale des matches, c’est probablement un bon investissement : plus de 15,38 millions de téléspectateurs (82,3% de part d’audience) étaient devant leur télévision dimanche 23 octobre à 10h00 pour assister à la rencontre entre les Bleus et les All-blacks. Il y a même eu un pic d’audience à 18,3 millions de téléspectateurs à la fin du match.

A côté du signal international, fourni clé en main, les diffuseurs comme TF1, qui est par ailleurs partenaire de l’équipe de France de Rugby mettent également en place leurs propres moyens techniques pour fournir leurs propres images. Il ne s’agit pas des matches mais de l’environnement : les interviews des joueurs et des entraîneurs, les images à la sortie du terrain ou dans les vestiaires, voire les images des bleus dans leur bus entre l’hôtel et le stade Eden Park. C’est le signal privatif produit par TF1 pour répondre plus spécifiquement aux attentes du public français.

Pour cela, TF1 a mobilisé en Nouvelle-Zélande une soixantaine de personnes, ainsi qu'une dizaine de tonne de matériel technique (caméras, régies...) acheminé par avion. Ces moyens sont également utilisés par Eurosport et LCI. Parmi les moyens sur place, on peut mentionner un petit car SNG (satellite news gathering), sur groupe électrogène, équipé pour la production à partir de cinq caméras et pouvant assurant la transmission par satellite vers Auckland dans la salle centrale technique. TF1 utilise aussi un moyen plus léger, une fly-away.

 

TF1---moyens-video-Rugby-2011---Auckland--SNG.jpgLe car SNG utilisé par TF1 pendant la coupe du monde de rugby en nouvelle-zélande.
Crédit image : Philippe Legros (TF1)


Dans les deux cas, signal international et signal privatif, le signal vidéo doit être acheminé en France pour permettre la diffusion sur le territoire national. L’enjeu principal est la fiabilité de la communication : les moyens et itinéraires choisis sont différents pour chacun des deux signaux et chaque canal de transmission est redondé (avec des routes différentes).

Une fois en France, on retrouve les différentes possibilités de diffusion des images : réseau hertzien, qui est en train de basculer intégralement sur la TNT (télévision numérique terrestre), réseau Internet ADSL ou réseaux à fibre optique ou encore réception directe par satellite (avec Canalsat).

 

Revenons à nos moutons en Nouvelle-Zélande : le rôle des satellites

Organiser la production TV pour un évènement sportif de cette taille est toujours un beau challenge et demandait des moyens techniques inhabituels pour la Nouvelle-Zélande.

Les rencontres des phases de poule et des phases finales se sont tenus dans 12 stades. Tous les matches des demi-finales, du Play-off et de la finale se sont déroulés à l’Eden Park d’Auckland. Par contre pour les phases qualificatives et pour les quarts de finale, 11 autres stades ont été utilisés sur une période relativement courte, du 9 septembre au 9 octobre 2011.

Je vous laisse imaginer le nombre de caméras mobilisées pendant le premier mois, à raison de 7 ou 8 caméras autour du terrain, plus celles dans les coulisses et les vestiaires. Sky Sports a donc fait venir des cars de production par avion d’Australie et de Grande-Bretagne.

Les stades n’étant pas tous reliés par fibre optique, le diffuseur hôte a utilisé une liaison satellite pour ramener les images à l’International Broadcast Centre, le centre névralgique de la production, au téléport d’Auckland. C’est le satellite Optus D3, en orbite à la verticale de l’équateur sur la longitude 156°E, qui assure cette fonction : un premier bond entre le stade où se déroule le match et Auckland.


Couverture - Optus D3 - Australie - Nouvelle-Zélande

Carte montrant la couverture du satellite Optus D3 en australie et en Nouvelle-Zélande.
Les zones de couleurs correspondent à différents niveau de réception exprimés en décibel-watt (dBW), une unité de mesure de puissance d'un signal, ici de 38 à 52 dBW selon les zones.

 

Au préalable, les images en haute définition sont compressées au format H264. C’est d’ailleurs la technique de compression qui entraîne les délais les plus significatifs (plusieurs centaines de millisecondes) et non la durée du « bond » satellite, entre deux points de la terre reliés par satellites. A une vitesse de 300000 km/seconde, un signal électromagnétique met 240 millisecondes pour faire l’aller-retour entre la Terre et le satellite à près de 36000 kilomètres d’altitude.

Au total, le retard cumulé, pour la partie production doit être de l’ordre de 800 millisecondes, avec un beau casse-tête pour la synchronisation du son et des images via des lignes à retard adaptées et une difficulté pour les duplex. Voilà pourquoi les interviews sont réalisées avec des journalistes sur place…

TF1, pour sa propre production, utilise le même dispositif et le même satellite pour envoyer ses images à Auckland à partir de son car SNG (voir l’illustration dans cet article).

A ce stade, les images sont toujours en Nouvelle-Zélande.

Ensuite, dans le cas de la coupe du monde de rugby 2011, les images voyagent… par la mer et par fibre optique, avec des routes redondées par sécurité : d’Auckland à Sydney ou Melbourne, puis un câble transpacifique jusqu’à la côte ouest des Etats-Unis, la traversée terrestre des USA et, à nouveau, une fibre optique à travers l’atlantique pour rejoindre Londres ou Paris…

C’est seulement à partir de là que le satellite entre à nouveau en piste, pour ceux qui regardent la TV par satellite…

 

Cables sous-marins - Nouvelle-Zélande - France

Carte des câbles sous-marins entre la Nouvelle-Zélande et la France.
Extrait du site cablemap.info, tenu à jour par Greg Mahlknecht.

 

 

Conception et fabrication des antennes satellites : une question de pure forme

La carte montrant la couverture du satellite Optus D3, couvrant le continent Australien et la nouvelle-Zélande, est une très bonne illustration d'un défi que doivent relever les fabricants de satellites de télécommunication : comment émettre l'énergie uniquement vers les zones de diffusion visée (là où sont les installations de réception) et ne pas consommer de la puissance inutilement en dehors des zones d'intérêt (par exemple les océans, quand il ne s'agit pas de communications vers les navires, ou les zones désertiques).

Eh bien, c'est un savoir très particulier des fabricants de réflecteurs d'antennes pour les satellites illustré par la photographie suivante.

 

Astrium---Antenna-Reflector.jpgLa forme très particulière d'un réflecteur d'antenne pour satellite de télécommunication.
Un savoir-faire du site Astrium des Mureaux en région parisienne. Crédit image : Astrium

 

Vous n'accepterez jamais de prendre livraison d'une voiture neuve avec une carrosserie dans cet état... Pourtant cette antenne "cabossée" ne fait pas partie d'un lot de pièces endommagées. Malgré les apparences, elle est parfaite ! Sa forme est étudiée dans les moindres détails afin d'obtenir un diagramme de rayonnement coïncidant parfaitement avec les régions devant être couvertes par le satellite. C'est ainsi qu'on obtient des couvertures épousant précisant la forme des continents et desservant aussi des îles isolées.

Moins impressionnant que l'épée laser des Jedi mais plus réaliste pour concentrer l'énergie...

 

En savoir plus :

 


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31 mars 2011 4 31 /03 /mars /2011 22:55

 

Mars---Ikonos---Aout-2003.jpg

Image de la planète Mars vu par le satellite américain Ikonos le 26 août 2003 à 21h40 UTC.
Crédit image : Space Imaging.

 

Cette image provient du satellite d’observation américain Ikonos. Contrairement à ce que le titre de l’article laisse penser, elle n’a pas été prise en mars mais le 26 août 2003 à 21h40 UTC, au moment où la planète Mars et la Terre étaient très proches, avec une distance de seulement 55,758 millions de kilomètres.

Le télescope du satellite a volontairement été dirigé vers la planète Mars au moment où Ikonos survolait le pôle nord terrestre. L’image permet de voir le pôle sud martien couvert de glace. La résolution équivalente (les plus petits détails visibles à la surface de Mars) est d’environ 67 kilomètres.

Quelques semaines plus tôt, les sondes MER-A Spirit et MER-B Opportunity avaient été lancées respectivement le 10 juin 2003 et le 7 juillet 2003 depuis la base de lancement de Cape Canaveral en Floride. Ils ont fait preuve d’une longévité exceptionnelle : les dernières données transmises par Spirit ont été reçues, il y a un peu plus d’un an, le 22 mars 2010. Opportunity est toujours opérationnel !

 

Trajectoire Rover A - Spirit - Mars Trajectoire Rover B - Opportunity - Mars

Trajectoire des sondes martiennes Spirit et Opportunity. Crédit image : NASA

 

Une opposition qui rapproche…

Mars est quatrième planète du système solaire, juste après la Terre. La distance entre les deux planètes est la plus faible lorsqu’elles sont en opposition, c'est-à-dire lorsque le soleil, la Terre et Mars sont alignés, avec la terre en position intermédiaire.

A cause de l'excentricité respective des orbites de Mars et de la Terre, la distance Terre-Mars varie à chaque opposition. C'est lorsque Mars est au périhélie, le point de son orbite le plus proche du soleil, que la distance à la Terre est la plus petite, comme le 27 août 2003. Le diamètre apparent de Mars, vu depuis la Terre, était alors de 25,13.

Ces rapprochements « étroits » se produisent environ tous les quinze ans : Il arrive qu'à l'opposition, la Terre soit au plus proche du Soleil (périhélie) et Mars à son plus loin (aphélie) et l'opposition se produit alors à une distance relativement grande. Comme la Terre passe à son aphélie au mois d'août, il faut que Mars soit en opposition à cette période pour que la distance soit minimale et cela se produit selon un cycle de 15 ans environ.

Le tableau suivant permet de comparer quelques caractéristiques des deux planètes et de leurs orbites.

 

  Terre Mars
Période orbitale (en jours terrestres) 365,256 686,9
Demi-grand axe de l'orbite (en km) 149 597 890 227 939 100
Aphélie (en km) 152 098 000 249 209 300
Périhélie (en km) 147 098 075 206 669 000
Rayon à l'équateur (en km) 6 378 3 396

 

Une curiosité : le Mars Science Laboratory

Il pèse 900 kg et a à peu près la taille d’une petite voiture : 3,5 mètres de longueur, 3 mètre de large et 2,3 mètres de hauteur.

C’est Curiosity, le nouveau rover de la mission Mars Science Laboratory, embarquant un laboratoire géologique, un laser capable de vaporiser la roche pour l’analyser et plusieurs caméras dont l’instrument CHEMCAM.

La mission Mars Science Laboratory a quatre objectifs scientifiques principaux :

  • Déterminer si la vie a pu exister sur Mars.
  • Caractériser le climat de Mars.
  • Caractériser la géologie de Mars.
  • Préparer l'exploration humaine.

CHEMCAM est un instrument d'analyse des roches et des sols autour du Rover jusqu'à environ 9 mètres. Il utilise la technique d'analyse spectroscopique du plasma créé par la fusion de la roche sous l’effet du Laser. L'instrument CHEMCAM est sous la responsabilité du Los Alamos National Laboratory (LANL).

La contribution française à CHEMCAM,CHEMCAM-MU (constitué d'un laser, d'un télescope, d'une caméra) de Sylvestre Maurice, du CESR à Toulouse.

Le lancement de MSL est prévu entre le 25 novembre et le 18 décembre 2011, toujours depuis Cap Canaveral. Il devrait atteindre Mars en août 2012.

Curiosity utilisera plusieurs innovations pendant la phase d’entrée dans l’atmosphère, de descente et d’atterrissage, pour restreindre la zone probable d’atterrissage et pour pouvoir poser un rover qui est trop lourd pour être amorti par les airbags utilisés lors des précédents atterrissages. En particulier, la dernière étape est incroyable : au cours de la dernière minute du voyage, une plate-forme de descente équipée de rétrofusées effectuera une manœuvre de « grue volante » en descendant le rover au bout d’un filin pour un atterrissage direct sur roues.

Une procédure de contrôle et de revue particulière, très stricte, s’applique à MSL avant son lancement car le rover embarque un générateur électrique radio-isotopique (MMMRTG) destiné à améliorer l’autonomie et la durée de vie du rover, avec 4,8 kg de dioxyde de plutonium (essentiellement du plutonium 238).

 

extrait MSL landingl

Vue d’artiste de la dernière phase de l’atterrissage du rover Curiosity. Crédit image : NASA.

 

P34071_HD.jpg P34417_HD.jpg

En 2009, l'intégration de la maquette de MSL par des élèves de BTS et l'ensemble des équipes réunies
par la région Midi-Pyrénées au salon du Bourget sur le stand du CNESen juin 2009. Crédit image : CNES.

 

En savoir plus :


Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

  • Voir les suggestions dans un article du blog Un autre regard sur la Terre sur la Lune vue par Ikonos.
  • En utilisant un tableur, calculer l'évolution des positions respectives de la Terre et de Mars avec deux hypothèses : d'abord sans tenir compte de l'excentricité des orbites puis en intégrant ce paramètre. Vérifier si on retrouve les distances minimales indiquées dans cet article. Estimer l'évolution du diamètre apparent de la planète Mars vue de la Terre.

 

 

 

 

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Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées
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