Airbus Defence and Space

TanDEM-X : cartographier le monde en 3D

Airbus Defence and Space et le Centre aérospatial allemand (DLR) ont franchi une étape décisive dans le projet de cartographier le monde en 3D. Le 14 octobre 2010, le satellite radar TanDEM-X est passé en configuration de vol en formation avec son « jumeau » TerraSAR-X. Cette transition marque l’ultime étape de préparation de la mission TanDEM-X et l’exploitation ordinaire devrait commencer en fin d’année. Cette mission vise à produire un modèle d’élévation tridimensionnel extrêmement précis de toute la surface du globe.

Un vol en formation

Des tests spéciaux ont été conduits pour préparer les deux satellites à cette transition –aujourd’hui achevée avec succès – vers une trajectoire hélicoïdale, sur laquelle ils gravitent à moins de 400 m de distance. Les satellites se sont rapprochés au cours d’une phase de dérive de trois jours. Avant ce changement de trajectoire, TerraSAR-X et TanDEM-X évoluaient à 20 km l’un derrière l’autre, soit à seulement trois secondes d’intervalle. A présent, les deux satellites ont le même « compas dans l’œil ».

Pour parvenir à la structure hélicoïdale nécessaire au vol en formation, l’orbite de TanDEM-X a d’abord été raccourcie grâce à une manœuvre visant à corriger sa trajectoire, ce qui a permis au satellite de franchir l’écart de 20 km qui le séparait de TerraSAR-X. Après deux manœuvres supplémentaires, la distance entre les satellites a ensuite été réduite à seulement 350 m. Durant cette phase d’approche, les communications entre les satellites ont pu être testées pour la première fois.

Une mission de cartographie : les satellites TerraSAR-X et TanDEM-X évoluent en formation pour recueillir des données destinées à créer un modèle d’élévation en 3D de la surface émergée de la Terre.

 

Le programme de tests de TanDEM-X devrait durer jusqu’à la fin de l’année, après quoi les satellites commenceront à prendre des photographies destinées à produire un modèle d’élévation de dimension planétaire, selon une stratégie précisément déterminée. Etant donné que cette démarche nécessitera une exploitation absolument parallèle des satellites sur une période de trois ans, les scientifiques doivent s’assurer à l’avance que le vol en formation serrée est optimisé avec la plus grande précision pour une capture d’image correcte.

Une vision stéréo pour des satellites en tandem


Compte tenu de la position rapprochée des satellites, leurs deux systèmes radar peuvent être synchronisés, ce qui permet à TanDEM-X et TerraSAR-X de fonctionner en parfaite conjonction. Dans cette configuration « bi-statique », l’un des satellites émet des impulsions radar pour établir l’image, tandis que les deux reçoivent ensuite le signal réfléchi du sol.

L’une des premières images bi-statiques représente le Mont Etna, sur la côte est de la Sicile. (© DLR)

De la même façon que nos deux yeux nous offrent une vision en 3D, les mesures parallèles de deux satellites permettent de produire des cartes stéréoscopiques de la surface du globe. Les données recueillies par ces satellites en tandem serviront à produire un modèle d’élévation de l’ensemble de la surface émergée de la Terre – soit une zone de 150 millions de km² au total.

Contrairement aux images interférométriques précédemment générées à l’occasion de diverses missions satellitaires, ce duo de satellites – qui forme le premier interféromètre radar en vol libre – générera des images bi-statiques parallèles instantanées de la surface terrestre.

En outre, TerraSAR-X et TanDEM-X peuvent synchroniser leurs instruments radar via une liaison inter-satellitaire, ce qui permet à TanDEM-X de surveiller l’état de « santé » de son jumeau.

Ralf Zimmermann, responsable des Programmes & Applications en Allemagne, se réjouit de la façon dont le projet se déroule jusqu’ici : « Les deux satellites radar gravitent sur des orbites héliosynchrones quasiment identiques à une vitesse de 28 000 km/h, parfois à seulement 200 m de distance. Cette constellation signifie que nous pourrons réaliser une « première mondiale » en matière de technologie radar. Pour la toute première fois, un instrument radar bi-statique fonctionnera sur deux satellites, fournissant ainsi les données nécessaires à la création d’un modèle tridimensionnel global de notre planète avec une précision inédite ».

Un brillant avenir pour l’enrichissement des données


Pour pouvoir exploiter les informations d’élévation hautement détaillées des données radar des satellites, il est toujours nécessaire de disposer de deux images de la zone à cartographier. Plus ces dernières sont proches (en termes de moment de capture, d’angle d’image et d’orbite du satellite), plus les résultats de cartographie seront précis.

Modèle d’élévation du volcan Aracar, situé à la frontière argentino-chilienne. (© DLR)

Les données brutes fournies par les deux satellites seront enrichies par Infoterra pour répondre aux différentes exigences des multiples clients. S’agissant de l’avenir, Andreas Kern, responsable Développement commercial & Ventes, déclare : « Avec la disponibilité du modèle d’élévation intégral et homogène en 2014, nous nous trouverons dans une position vraiment unique. Aucune autre entreprise au monde ne sera en mesure de concurrencer nos données. Autrement dit, les perspectives de croissance sont extrêmement prometteuses ». Infoterra fournit déjà des données radar de haute résolution tout-temps d’une qualité sans précédent, et offre à ses clients un accès direct, fiable et permanent aux données de TerraSAR-X.

Les secteurs dans lesquels pourra être appliqué le modèle d’élévation de TanDEM-X à l’avenir sont divers et variés : citons notamment l’aide à la gestion des champs pétrolifères et gaziers, la meilleure anticipation et gestion des crises, la prévision des effets des catastrophes naturelles et la préparation ciblée des missions de défense et de sécurité.

Partenariat public/privé

La mission TanDEM-X est gérée au profit du Centre aérospatial allemand (DLR) avec le financement du ministère allemand de l’Economie et de la Technologie, sous forme d’un Partenariat public/privé (PPP) avec Airbus Defence and Space GmbH. Airbus Defence and Space a fabriqué le satellite et partage les coûts de développement et d’exploitation. Le DLR est responsable de l’utilisation scientifique des données de TanDEM-X, de la planification et de la gestion de la mission, du contrôle des deux satellites et de la génération du modèle numérique d’élévation (MNE). Comme avec TerraSAR-X, Infoterra GmbH, partie intégrante d’Airbus Defence and Space, assurera la commercialisation des données de TanDEM-X.

 

Faits et chiffres

- Précision verticale : 2 m (relative) 10 m (absolue)

- Maillage horizontal : 12 x 12 m

- Une cartographie homogène globale pour la première fois, sans interruption au niveau des frontières régionales ou nationales

- Acquisition de données complètement fiable

- 2014 : disponibilité du modèle numérique 3D de toute la surface de la Terre

 

Observation de la TerreTanDEM-XInfoterra