Un satellite va tenter d'évaluer l'état de santé de la végétation sur l'ensemble du globe

Comme l'indique le nom de la mission FLEX (Fluorescence Explorer), le satellite commandé le 10 janvier par l'ESA (Agence spatiale européenne) au groupe franco-italien Thales Alenia Space, est conçu pour mesurer la fluorescence de la végétation terrestre et ainsi évaluer son état et la qualité de la photosynthèse. Son lancement par une petite fusée européenne Vega vient d'être reporté d'un an, à 2023.

L'essentiel de ce contrat de 150 millions d'euros est consacré à l'instrument Floris, dont la construction a été confiée à l'entreprise italienne Leonardo. Il coûtera 85 millions d'euros au lieu des 74 évalués initialement en 2016. Des modifications ont été apportées à Floris, qui est un «spectromètre imageur» à haute résolution. C'est-à-dire un instrument capable de détecter très finement les émissions fluorescentes émises par la chlorophylle lors de la photosynthèse des plantes. Il permettra ainsi d'avoir une image assez précise de la végétation et de sa bonne (ou mauvaise) santé.

Un signal très faible

Les rayons du Soleil éclairent les plantes et provoquent la photosynthèse. Pendant ce processus photochimique, le carbone du dioxyde de carbone (CO2) de l'air est extrait pour former des molécules carbonées (ce processus rejette au passage de l'oxygène dans l'atmosphère). Or la chlorophylle des plantes émet sous l'influence du rayonnement UV incident un rayonnement fluorescent qui peut être mesuré depuis l'espace. Pour des raisons complexes, plus la photosynthèse fonctionne bien, plus la fluorescence émise par la chlorophylle est faible.

«Depuis 2016, nous avons terminé le design préliminaire de l'instrument, qui a été finalisé en septembre dernier. Nous avons amélioré sa précision et sa performance car le signal émis par la fluorescence est très faible. Cette année, nous allons élaborer un prototype qui n'est pas destiné à voler», indique Enrico Suetta, responsable des capteurs et de l'optoélectronique spatiale de Leonardo. L'instrument qui montera à bord du satellite commencera à être fabriqué en 2020.

«Au LMD (Laboratoire de météorologie dynamique), nous avons contribué à l'élaboration, en 2005, d'un démonstrateur au sol et aéroporté, pour lier la fluorescence à la photosynthèse», explique Yves Goulas, ingénieur de recherche au LMD. «Ces principes ont été repris pour l'instrument Floris afin d'effectuer des mesures de la photosynthèse depuis l'espace. Mais la résolution de l'instrument doit être très fine. Car le signal caractéristique de la fluorescence, formé lors de la photosynthèse de la plante, représente seulement quelques millièmes du signal réfléchi par la végétation»,

« Plus la photosynthèse fonctionne bien, plus la fluorescence de la chlorophylle sera faible »

Enrico Suetta, Leonardo

En termes techniques, Floris «mesurera la lumière émise dans deux canaux principaux, l'un entre le vert et le proche infrarouge et un deuxième dans le rouge et le proche infrarouge. Cela correspond aux zones d'absorption de l'oxygène et d'émission de la fluorescence induite par la formation de la chlorophylle des plantes», ajoute Enrico Suetta.

Les zones étudiées par Flex feront 150 km de long sur 300 mètres de large. Pour affiner les informations qui seront apportées, le satellite sera associé à un Sentinel-3 de l'ESA, dont 2 capteurs seront liés à ceux de Floris. Ils permettront d'avoir une image globale de la végétation et de la température au sol avec une grande précision. Mais l'évolution dynamique de la végétation sera visualisée au mieux en quatre semaines (les mesures ne devraient pas être fiables quand la zone observée sera recouverte de nuages), puisque Flex reviendra à la même position tous les 27 jours.