Un système de télédétection laser en développement pour le satellite environnemental franco-allemand MERLIN

Le méthane est un gaz à effet de serre dont l’impact sur le réchauffement climatique est 25 fois plus puissant que celui du dioxyde de carbone. Dans les études menées jusqu’à aujourd’hui, ce gaz n’a pas suscité autant d’attention que celle portée au dioxyde de carbone. Bien que le dioxyde de carbone soit 200 fois plus présent dans l’atmosphère et que ses effets sur le réchauffement climatique soient mis en évidence, la concentration en méthane atmosphérique a augmenté de façon soutenue depuis 2007 sans que les scientifiques aient pu trouver une explication claire à ce jour.

Dans ce contexte, le projet franco-allemand MERLIN (Methane Remote Sensing LIDAR Mission) débuté en 2010, a pour objectif de mettre en orbite en 2021 un satellite qui puisse mesurer la concentration en méthane afin de mieux comprendre sa présence et sa dégradation dans l’atmosphère.

Le cœur du satellite est basé sur un système de télédétection laser développé par l’Institut Fraunhofer ILT d’Aix-la-Chapelle (Rhénanie du Nord – Westphalie). Ce système envoie des impulsions lumineuses dans l’atmosphère pour déterminer la concentration en méthane à partir de la lumière rétrodiffusée. Un atout de ce nouveau détecteur laser est qu’il est en capacité d’effectuer des mesures, non seulement dans les zones éclairées par le rayonnement solaire, mais aussi dans celles ombragées ou encore dans zones faiblement nuageuses.

Pour développer ce télédétecteur devant fonctionner dans des conditions extrêmes (vibrations, températures), la plateforme FULAS (Future Laser System) soutenue par l’Agence spatiale européenne (ESA) a permis d’optimiser cette technologie laser aux conditions spatiales. Plus précisément, le laser crée des impulsions doubles à deux longueurs d’ondes proches de 1945 nm dont l’une est ajustée précisément à la longueur d’onde caractéristique d’absorption du méthane. Le système comprend également un oscillateur avec contrôle actif de la longueur d’onde, un amplificateur avec une longueur d’onde de 1064 nm et un oscillateur paramétrique optique avec deux cristaux KTP (titanyl phosphate de potassium). Différents prototypes ont été testés et celui actuellement en développement permettra de valider la compatibilité du système avec les conditions de fonctionnement dans l’espace.

Le projet MERLIN est financé par le ministère fédéral allemand de l’Economie et de l’Energie (BMWi) et coordonné par le Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR).

Source : "Robust laser technology for environmental satellites", communiqué de presse de l’ILT, 28/04/2017 – http://www.ilt.fraunhofer.de/en/press/press-releases/PR2017/press-release-2017-4-28.html
Rédacteur : Luc Massat, luc.massat[at]diplomatie.gouv.fr – www.science-allemagne.fr