Développé par le CNES grâce à un financement octroyé dans le cadre du Plan d’investissement d’Avenir (PIA) du gouvernement français, ainsi qu’avec les participations de l’Agence spatiale du Royaume-Uni (UKSA) et de l’Union Européenne, MicroCarb est une mission scientifique dédiée à l’étude des flux de CO₂ à la surface de la Terre.

Contrairement à un satellite « opérationnel », dont la vocation est de fournir rapidement des produits stabilisés et délivrés en continu pour un service défini en amont, la mission MicroCarb a un objectif « démonstratif ». Elle délivrera de nouveaux produits évolutifs répondant aux besoins de la communauté scientifique.
MicroCarb permettra notamment d’identifier les paramètres déterminants du principe de la mesure permettant d’estimer le contenu de CO₂ de la colonne d’air atmosphérique.

La mission dispose ainsi d’une plus grande latitude sur le calendrier de calibration et de validation des mesures en vol, mais aussi plus de tolérance quant à d’éventuelles périodes de maintenance du satellite et une flexibilité précieuse pour adapter les traitements de données.

La démonstration porte sur trois volets : 

• la validation de plusieurs innovations technologiques embarquées, 
• l’atteinte du niveau de performance requis 
• et l’utilisation pré-opérationnelle des produits.

Un instrument optique plus compact

Côté technologique, les ingénieurs du CNES ont réussi la prouesse de concevoir, en collaboration avec Airbus Defence and Space, un instrument optique plus compact et plus léger permettant au satellite d’atteindre une masse de 180 kg - jusqu’à neuf fois plus léger que certains satellites de mesure du CO₂ comme GOSAT, de l’agence spatiale japonaise (JAXA). Le prix d’un satellite étant au premier ordre proportionnel à sa masse, ces innovations dans le domaine optique pourraient ouvrir des perspectives dans le cadre d’une constellation.

De plus, MicroCarb bénéficie d’une bande spectrale observée pour la première fois par un satellite et exploitée grâce à des traitements innovants modélisant un processus physique méconnu jusque-là, appelé « airglow ». Cette modélisation permettra de mieux corriger les perturbations induites par les aérosols et ainsi d'atteindre une précision accrue pour la mesure finale du CO₂ contenu dans l’atmosphère.

Optimiser les performances

Du point de vue des performances, les ingénieurs du CNES cherchent à démontrer qu’il est possible de faire aussi bien, voire mieux, que les missions actuelles. 

Cette optimisation a été obtenue à travers le choix des bandes spectrales et de leur résolution, le rapport signal à bruit ou encore la résolution spatiale. Les équipes travaillent à améliorer les algorithmes de traitement, que ce soit à partir des données de la mission OCO-2, de celles fournies par les stations sol TCCON, ou encore des mesures MicroCarb obtenues au cours des essais de vide thermique ou lors de simulations. 

Avec une production de données estimée à 80 Go par jour et des algorithmes très complexes, un centre de traitement composé de 4500 cœurs de calcul a été déployé pour tenir la cadence d’acquisition des mesures tout au long de la mission.

Enfin, côté utilisation pré-opérationnelle, le projet s’est engagé à pouvoir livrer au service européen Copernicus 95% de ses données de concentration atmosphérique en CO₂ dans les 24 à 48h suivant l’acquisition des mesures par le satellite. Ceci afin de préparer l’arrivée des données des futurs satellites opérationnels CO2M dans Copernicus.

« Avec la mission scientifique MicroCarb, nous souhaitons principalement montrer qu’il est possible de faire un satellite à la fois petit, peu coûteux et performant, pour surveiller les flux globaux de CO₂. Face aux défis de conception de l’instrument, nous avons eu la chance de bénéficier d’un savoir-faire français exceptionnel qui a conduit à de belles innovations. Nous sommes désormais prêts à faire voler ce bijou technologique pour démontrer ses capacités en vol » ajoute Didier Pradines.