Exploration de la Terre

 

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>>> Le premier objectif
>>> Sous l'oeil des satellites
>>> La météorologie
>>> L'étude des ressources
>>> Les satellites océanographiques

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Le premier objectif

La Terre a été le premier objectif de l'exploration spatiale. L'Année géophysique internationale fut inaugurée en 1957. Son objectif était de faire pour la première fois une étude globale de l'environnement terrestre, et ceci en utilisant les moyens technologiques les plus modernes. Et c'est à cette occasion qu'on parla pour la première fois, et surtout du côté américain, de la possibilité de lancer un satellite artificiel.

Cependant, le premier satellite à avoir été lancé est un Spoutnik soviétique. Mais Explorer 1, qui était le premier satellite américain, fut bien plus important pour l'observation de la Terre. Lancé le 31 janvier 1958, c'est-à-dire trois mois après le Spoutnik, Explorer 1 montra la presénce des ceintures de radiations de Van Allen. Ce sont des zones de la magnétosphère où les particules chargées (électrons et protons) émises par le Soleil se retrouvent piégées par le champ magnétique terrestre. Les ceintures de Van Allen encerclent l'équateur de deux anneaux concentriques situés à une distance de 1,6 et 3,5 rayons terrestres. Ceci fut la première étape de l'action des explorations qui étaient composées de trois parties : l'étude scientifique de la Terre et du milieu environnant, l'étude de l'atmosphère terrestre et des conditions météorologiques, et les conditions environnementales de la Terre.

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Sous l'oeil des satellites

Vanguard 1, construit dans le cadre de l'Année géophysique internationale, fut le premier satellite à effectuer des relevés de la forme de la Terre. Ce petit satellite, surnommée Pamplemousse en raison de sa forme et de sa taille, fut lancé le 17 mars 1958. Il procéda à des mesures géodésiques précises depuis son orbite elliptique. Le satellite permit d'estimer la masse de la Terre à partir des anomalies orbitales observées. En outre, Vanquard 1 établit la forme de la Terre, qui rappelle celle d'une pomme, et surtout confirma la grande élasticité de la structure du globe. Toutes ces données renforcèrent la théorie de la tectonique des plaques.

La géodésie de la Terre fut aussi étudié par une série de satellites parmi lesquels Anna 1B, Beacon Explorer et Pageos, les premiers étant des satellites actifs tandis que le dernier était un ballon de 30 mètres de diamètre faisant office de point de référence passif. Toutefois, au regard des résultats obtenus, la famille la plus fructueuse d'engins spatiaux fut certainement celle des GEOS (Geodetic Orbiting Satellite) lancés par la NASA, auxquels s'ajoutèrent Diapason, Diadème, People et les satellites français Castor et Pollux. Ensuite Les satellites Lageos 1, Starlette et EGP furent construit dans le but d'approfondir l'étude du déplacement des continents. Ils permettaient d'effectuer des mesures avec une incertitude maximale de 1 à 2 centimètres. Les Soviétiques effectuèrent des recherches similaires avec certains satellites de la série Cosmos.

Par contre les satellites destinés à sonder l'atmosphère terrestre pour relever les caractéristiques et en découvrir les mécanismes ont été beaucoup plus nombreux. Spoutnik 1 obtint les premières mesures de la densité atmosphérique, tandis que Vanguard 2 effectua les premières prises de vue des formations nuageuses à l'aide de deux télescopes optiques. Les satellites de la série Explorer, la série des Ariel et le groupe San Marco poursuivirent ce même objectif. D'autres satellites tels que Sage et SME furent dédiés à l'étude des composants de la couche de gaz qui entoure la Terre.

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La météorologie

Nombreux sont les pays qui ont envoyés des familles de satellites ayant pour principale activité l'étude précise de l'atmosphère de la Terre. L'intérêt majeur de cette technologie est qu'elle donnait des informations météorologiques très précieuses sur le plan économique. Ce qui a eu pour conséquence que durant quelques temps énormément de satellites tournaient autour de la Terre, créant une véritable toile d'araignée. Certains de ces engins spatiaux ayant une orbite polaire et d'autres étant des satellites géostationnaires, observant en continu l'évolution des formations nuageuses. Les satellites scrutaient les couches atmosphériques et envoyaient aux stations terrestres des données de pression, température et taux d'humidité à différentes altitudes. En outre, c'est grâce à l'un de ces satellites que le "trou" de la couche d'ozone fut découvert.

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L'étude des ressources

Un nouveau pas fut franchi dans l'étude de la Terre quand, le 23 juillet 1972, la NASA mis en orbite le satellite ERTS (Earth Resource Technology Satellite), rebaptisé Landsat 1. Celui-ci effectuait la reconnaissance dans quatre bandes spectrales du sol, en obtenant des images d'une résolution de 70 mètres. Landsat 1 prit 300 000 photographies de la Terre. Ce fut ainsi le début de l'étude des ressources terrestres depuis l'espace. Par la suite la NASA lança Landsat 2, 3, 4 et 5 pour effectuer le même type d'études.

Le premier de la troisième génération de satellites de télédétection américains fut Landsat 6 qui avait un système de cartographie permettant des images avec une résolution de 15 mètres. La France apporta à son tour une importante participation en lançant le 22 février 1986 le satellite Spot 1 (Satellite Pour l'Observation de la Terre). D'autres Spot suivirent le même chemin durant les années suivantes, le dernier lancé étant Spot 5 qui le fut le 4 mai 2002.

Les satellites d'étude des ressources terrestres ont démontré leur importance dans l'évaluation des conditions et des modifications de la surface de la Terre. Ils se révèlent de plus spécialement efficaces dans l'examen de la typologie géologique associée à l'identification des ressources souterraines.

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Les satellites océanographiques

Seuls les océans, qui recouvrent les deux tiers de la Terre, permettent d'entièrement comprendre les mécanismes environnementaux. Il était donc nécessaire de les surveiller. Et c'est dans ce but que conçu le satellite océanographique Seasat, lancé le 27 juin 1978 sur une orbite à 800 kilomètres d'altitude, qui permettait de survoler la planète 14 fois par jour et d'observer 95 % de la surface des océans en 36 heures. Les images prisent par Seasat avaient une résolution de 25 mètres. De plus ce satellite avait un radar altimétrique capable de mesurer la courbure des océans avec une précision de 10 centimètres.

Le satellite suivant fut ERS-1, construit par l'ESA, et lancé en juillet 1991. Ce satellite pouvait mesurer la hauteur des ondes marines, relever les températures océaniques, les niveaux de l'eau et la vitesse des vents et des courants, précisant ainsi les relations entre les océans et l'atmosphère.

Le Japon contribua aussi à cette étude avec le lancement sur une orbite polaire de deux satellites MOS (Marine Observation Satellite), en février 1987 et en février 1990, puis de JERS-1 (Japan Earth-Resources Satellite) le 11 février 1992. Enfin en 1995, le Japon envoya ADEOS (Advanced Earth Observing Satellite).

La dernière génération de satellites océanographiques est représentée par Topex-Poséidon, lancé le 10 août 1992. L'objectif de ce satellite, situé à 1 300 kilomètres d'altitude, est d'obtenir une image dynamique de 90 % des océans de façon à étudier la relation entre les courants marins et les changements climatiques globaux. Les relevés altimétriques permettent d'avoir des informations sur les marées, la hauteur des vagues avec une précision de 2 cm, la vitesse des vents et la distribution des glaces.

Enfin, JASON-1, qui fut lancé en septembre 2001, prendra le relais de Topex-Poséidon afin d'enrichir nos connaissances sur le climat, les marées océaniques et les vents dans les vingt prochaines années. JASON-1 est placé sur une orbite synchrone à celle de Topex-Poséidon à une altitude de 1 330 kilomètres.

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