le 05 novembre 2009, Ottawa, Ontario
En partenariat avec le fabricant canadien d'instruments spatiaux COM DEV, une équipe de recherche internationale pilotée par le CNRC met au point un spectromètre de la taille d'un ongle pour les satellites et les sondes planétaires. Le minuscule instrument surveillera la vapeur d'eau dans l'atmosphère terrestre et la détectera éventuellement sur d'autres planètes.
Mesurer la concentration d'eau dans l'atmosphère à partir d'un satellite aide les scientifiques à suivre les systèmes climatiques et météorologiques, ou encore à mieux comprendre l'effet des gaz à effet de serre et des activités humaines sur l'environnement. La recherche de vapeur d'eau sur d'autres planètes figure aussi parmi les principaux objectifs de l'exploration spatiale, car l'eau à l'état liquide est essentielle à la vie telle que nous la connaissons.
Un spectromètre à guide d’ondes en silicium. La pièce de deux dollars sert d’échelle.
Pour détecter la vapeur d'eau à distance, les chercheurs de l'Institut des sciences des microstructures du CNRC (ISM-CNRC), à Ottawa, ont conçu un « microspectromètre » compact, avec le concours de l'Université York, de COM DEV International Ltd. et de l'Université de Madrid, en Espagne. L'appareil mesure les longueurs d'onde auxquelles la vapeur d'eau absorbe la lumière, pour restituer la signature unique de la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère. Le microspectromètre peut aussi être modifié pour détecter d'autres gaz dans l'atmosphère comme le dioxyde de carbone et le méthane, les principaux gaz responsables du réchauffement de la planète.
Le dispositif de 1,4 x 2 centimètres est une version adaptée au lancement de l'appareil classique de spectroscopie employé dans tous les laboratoires du monde. « La miniaturisation des systèmes de télédétection spatiaux est un objectif important de la technologie, explique Pavel Cheben, chercheur à l'ISM-CNRC. La masse, le volume et la stabilité de l'alignement augmentent le coût du lancement de ces appareils complexes et fragiles. »
La création de A à Z d'un appareil de télédétection qui fonctionnera dans l'espace coûte entre 100 000 $ et 1 000 000 $ le kilo (ce qui inclut la conception, le développement et le prototypage).
Prêt à voyager dans l'espace
Une des principales difficultés que pose le développement d'appareils appelés à fonctionner dans l'espace consiste à préserver le délicat alignement des pièces optiques. « Cet alignement doit résister au lancement, ajoute le chercheur, mais aussi aux distorsions thermiques en orbite, lorsque le soleil rôtit un côté de l'engin spatial et le vide spatial glace l'autre côté. » L'instrument doit également pouvoir fonctionner sans surveillance et garder sa fiabilité pendant une période prolongée dans l'espace.
Pour répondre à de telles exigences, l'équipe de recherche a créé une minuscule puce de silicium sans pièces mobiles. « L'appareil analyse simultanément toutes les longueurs d'onde, si bien que ni les vibrations ou les sources de lumière qui scintillent ni les changements rapides d'orientation n'affectent la mesure du spectre », poursuit M. Cheben.
Ce projet de recherche a été financé par l'Agence spatiale canadienne, les centres d'excellence de l'Ontario, le CNRC, COM DEV International Ltd. et l'Université York.
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