Après une phase préliminaire rigoureuse - qui comprenait des études de faisabilité, des itérations sur le concept instrumental optimal, etc. - ALTIUS (Atmospheric Limb Tracker for the Investigation of the Upcoming Stratosphere) est désormais un élément du programme « Earth Watch » de l'ESA, baptisé "mission O3 de l'ESA". Mais tout a commencé à l’IASB, lorsqu'il nous est apparu clairement que le monde aurait besoin de mesures de haute qualité, à résolution verticale, de la couche d’O3, notre bouclier contre les rayons UV solaires nocifs.
ALTIUS appartient à la famille des sondeurs des limbes atmosphériques : des instruments satellitaires qui regardent l'horizon afin de mieux saisir la distribution verticale des gaz à l'état de traces dans l'atmosphère. L'objectif scientifique principal est l'O3, mais des cibles secondaires sont également prévues, telles que les aérosols stratosphériques, le NO2, la température, etc.
Surveiller les faibles signes de reconstitution de la couche d'ozone
La mission permettra de surveiller les faibles signes de reconstitution de la couche d'ozone, endommagée par des décennies d'émissions de CFC. Mais ALTIUS contribuera également à la lutte contre le changement climatique : à mesure que les températures mondiales augmentent, les incendies de forêt se multiplient, libérant des poussières et des aérosols qui, à leur tour, perturbent la chimie de la stratosphère (la couche atmosphérique située entre 10 et 50 km d'altitude, où se trouve la couche d'ozone).
Extraire des informations géophysiques des gigabits de données
Plusieurs équipes de l’IASB sont engagées dans le développement d'ALTIUS. Aujourd'hui, le plus grand défi est la préparation du "payload data ground segment" : l'infrastructure qui traitera les données acquises par l'instrument en vol. Concrètement, nos chercheurs conçoivent des algorithmes dont l'objectif est d'extraire des informations géophysiques, des gigabits de données collectées à chaque orbite.
Ces données rendent compte de la signature laissée par les molécules d'ozone dans la lumière solaire (ou stellaire) qui a traversé l'atmosphère. Notre rôle est de reproduire ce processus physique et d'expliquer les signaux mesurés en estimant la composition la plus probable de l'atmosphère.
Au cours des deux dernières années, l'équipe ALTIUS de l’IASB a développé et mis en œuvre des outils de pointe, tels qu'un modèle de transfert radiatif (un modèle de l'interaction entre la lumière et l'atmosphère) exploitant l'incroyable puissance de calcul des GPU, les processeurs optimisés pour les jeux vidéo. L'intelligence artificielle (IA) a également fait son entrée dans nos algorithmes : des réseaux neuronaux sont entraînés pour accélérer les calculs lors de la récupération des profils d'ozone.
La maturité de nos algorithmes a maintenant atteint un point où nous sommes capables de traiter les observations des précédents sondeurs de limbes atmosphériques, un excellent terrain de jeu avant un lancement prévu pour la fin 2025.
