Deux satellites climatiques de la taille d’une boîte à chaussures étudieront bientôt deux des régions les plus reculées de la Terre : l’Arctique et l’Antarctique. La mission de la NASA mesurera la quantité de chaleur que la planète émet dans l’espace à partir de ces régions polaires, une information essentielle pour comprendre l’équilibre énergétique entrant et sortant de la Terre et comment cela affecte le climat de la planète.
Les données de la mission PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment) aideront à améliorer notre compréhension de l’effet de serre aux pôles, en particulier la capacité de la vapeur d’eau, des nuages et d’autres éléments de l’atmosphère terrestre à piéger la chaleur et l’empêcher de rayonner dans l’espace. Les chercheurs utiliseront ces informations pour mettre à jour les modèles climatiques et glaciaires, ce qui permettra de mieux prévoir l’évolution probable du niveau de la mer, des conditions météorologiques ainsi que de la couverture neigeuse et glaciaire dans un monde qui se réchauffe.
Chacun des satellites cubiques de PREFIRE, ou CubeSats, utilisera un spectromètre infrarouge thermique pour mesurer la chaleur, sous forme d’énergie infrarouge lointaine, rayonnée dans l’espace par la surface et l’atmosphère de la Terre.
Voici cinq choses à savoir sur cette petite mais puissante mission :
1. Les CubeSats PREFIRE fourniront de nouvelles informations sur la manière dont l’atmosphère et la glace terrestres influencent la quantité de chaleur rayonnée vers l’espace depuis l’Arctique et l’Antarctique.
Les CubeSats collecteront des données sur les pôles à l’aide de capteurs sensibles à 10 fois plus de longueurs d’onde infrarouges que n’importe quel instrument similaire. Les informations recueillies par la mission permettront de mieux comprendre quand et où les pôles rejettent de la chaleur dans l’espace, ainsi que les raisons pour lesquelles l’Arctique s’est réchauffé plus de 2,5 fois plus vite que le reste de la planète depuis les années 1970.
2. Cette mission se concentrera sur la partie infrarouge lointain de la chaleur émise par la Terre dans l’espace.
Juste au-delà de la partie visible du spectre électromagnétique se trouve l’infrarouge, un spectre de lumière de plus grande longueur d’onde qui peut être détectée sous forme de chaleur. La quasi-totalité des émissions de chaleur de la Terre se produisent dans des longueurs d’onde infrarouges comprises entre 4 et 100 micromètres. Dans les régions polaires froides de la planète, 60 % des émissions de chaleur se produisent dans l’infrarouge lointain (plus de 15 micromètres). Les chercheurs disposent de relativement peu de données sur les régions de l’Arctique et de l’Antarctique qui rejettent cette chaleur. PREFIRE contribuera à combler ce manque de connaissances, en donnant aux scientifiques une meilleure idée de l’efficacité avec laquelle la chaleur infrarouge lointaine est émise par des éléments comme la neige et la glace de mer, et de la manière dont les nuages influencent la quantité de rayonnement infrarouge lointain qui s’échappe vers l’espace.
3. Les données de PREFIRE contribueront à améliorer les modèles climatiques polaires et mondiaux.
En comblant les lacunes de notre connaissance du budget énergétique de la Terre, PREFIRE améliorera notre compréhension des causes de la perte de glace polaire sur terre et sur mer, ainsi que des questions connexes liées à l’élévation du niveau de la mer. Cela aidera les chercheurs à mieux prédire comment les échanges thermiques entre la Terre et l’espace évolueront à l’avenir et comment ces changements affecteront des éléments tels que la fonte des calottes glaciaires, les températures atmosphériques et la météo mondiale. Les données PREFIRE seront accessibles au public via l’Atmospheric Science Data Center de la NASA.
4. Les CubeSats PREFIRE sont conçus pour répondre à des questions critiques en utilisant une plate-forme moins coûteuse qu’un satellite de taille normale.
Les CubeSats PREFIRE utilisent les progrès de la spectrométrie pour mesurer les processus associés à la fonte et à la formation de glace, à la fonte et à l’accumulation de neige, ainsi qu’aux changements dans la couverture nuageuse. Un seul satellite qui revisite la même région de la Terre tous les quelques jours peut surveiller les changements saisonniers que les chercheurs peuvent utiliser pour améliorer les modèles climatiques. Mais suivre les interactions entre la surface de la Terre et l’atmosphère, telles que la quantité de couverture nuageuse affectant temporairement la température de la zone située en dessous, nécessite des mesures plus fréquentes. Deux satellites sur des orbites asynchrones quasi polaires – passant au-dessus d’un point donné de la Terre à des moments différents, observant la même zone à quelques heures d’intervalle – pourraient capturer certains de ces phénomènes à plus courte échelle.
5. La mission PREFIRE contribue à former la prochaine génération de climatologues satellitaires.
La NASA a développé PREFIRE avec l’Université du Wisconsin-Madison, comprenant des membres de l’équipe des universités du Michigan et du Colorado. La mission implique un groupe diversifié d’étudiants du premier cycle et des cycles supérieurs, qui constituent une partie importante de l’équipe scientifique.