Les forêts couvrent 40,6 millions de kilomètres carrés de notre planète, soit près d’un tiers de la surface terrestre libre de glace. Souvent appelées « poumons verts » de notre planète, elles alimentent notre atmosphère en oxygène frais. Mais quel est l’état de santé de cet organe vital de la Terre ? Peut-il continuer à nous fournir suffisamment d’air frais pour que les écosystèmes terrestres continuent à fonctionner ?
Pour répondre à ces questions, il faut d’abord déterminer la capacité pulmonaire de nos forêts. C’est la tâche de la mission Biomass, dont le lancement est prévu le 29 avril 2025 à bord d’une fusée Vega-C depuis le port spatial de l’Europe à Kourou, en Guyane française.
« Les forêts sont les poumons verts de notre planète », déclare Walther Pelzer, membre du conseil d’administration du Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt ; DLR) et directeur général de l’Agence spatiale allemande au DLR. « Jusqu’à présent, cependant, nous n’avons pu qu’estimer la quantité de biomasse forestière dans le monde. La mission européenne Biomass déterminera pour la première fois le volume de cette importante réserve de carbone avec une précision sans précédent et fournira une image détaillée de la santé de nos forêts – une étape essentielle pour calculer avec précision le réchauffement de la planète, prédire les conséquences du changement climatique et prendre des contre-mesures efficaces. Au cœur de cette mission se trouve un instrument radar développé et fabriqué en Allemagne – une nouvelle preuve de notre leadership mondial en matière de technologie radar ».
Le « détecteur de capacité pulmonaire » de fabrication allemande mesure la biomasse et le carbone
Biomass est la septième mission d’exploration de la Terre dans le cadre du programme FutureEO de l’Agence spatiale européenne (ESA), qui vise à ouvrir la voie à de nouvelles technologies dans le domaine de l’observation opérationnelle de la Terre. L’Allemagne contribue à hauteur d’environ 20 % au budget de la mission, coordonnée par l’Agence spatiale allemande (DLR). La pièce maîtresse de la mission est le radar à synthèse d’ouverture (SAR) en bande P développé par l’Allemagne. Ce système radar mesurera avec précision les volumes de biomasse forestière ainsi que la quantité et la répartition du carbone stocké dans les forêts. Cet instrument radar permettra à Biomass de fournir des cartes mondiales de la biomasse forestière et de la hauteur des arbres tous les sept mois – des informations essentielles pour les accords internationaux sur le climat. La mission soutient les objectifs énoncés dans la stratégie spatiale de l’Allemagne dans le contexte de l’Agenda 2030 des Nations unies, du Green Deal de l’Union européenne, de l’Accord de Paris sur le climat et d’autres engagements mondiaux.
Ce « détecteur de capacité pulmonaire » a été développé par Airbus Defence and Space à Friedrichshafen. L’Institut des micro-ondes et du radar du DLR à Oberpfaffenhofen a mené plusieurs campagnes de mesures aériennes préliminaires, a développé le prototype de traitement des données radar et soutiendra la phase d’étalonnage et de validation après le lancement.
Les vols de recherche ouvrent la voie à des mesures très précises
« Les forêts de la Terre sont vitales pour le climat, la biodiversité et surtout l’avenir de l’humanité », explique Konstantinos Papathanassiou de l’Institut des micro-ondes et des radars du DLR. « À ce titre, il est essentiel que nous puissions non seulement évaluer leur état actuel, mais aussi l’utiliser pour projeter leur avenir. C’est loin d’être facile, car les forêts sont aujourd’hui soumises à d’énormes pressions dues à la déforestation, aux incendies et au changement climatique. Ces menaces ont un impact dramatique sur leur rôle d’écosystème et de réservoir de carbone et ont des conséquences dévastatrices sur leur biodiversité. Biomass sera la première mission à déterminer la structure 3D des forêts et donc à révéler la distribution spatiale de leur biomasse, ainsi qu’à saisir leur complexité et leur diversité. Cela nous permettra d’évaluer l’état actuel des forêts et de faire des prévisions sur leur évolution future. Les méthodes utilisées ont été mises au point par des scientifiques européens, avec une participation importante du DLR. »
Première mission satellitaire à opérer dans la bande de fréquence P, Biomass a dû relever un certain nombre de défis scientifiques et techniques. Le radar en bande P pénètre la végétation dense et est particulièrement sensible aux structures telles que les troncs d’arbres et les grosses branches. L’Institut des micro-ondes et du radar du DLR a joué un rôle clé dès le départ, en apportant son soutien à toutes les phases de la mission et de la sélection grâce à sa grande expertise en matière de technologie SAR. Sur le plan scientifique, l’institut est chargé de définir, de générer et de valider les produits de données relatifs à la hauteur des forêts et à leur évolution dans le temps. Les campagnes de vol utilisant le système de radar aéroporté du DLR ont aidé les scientifiques à se préparer à la mission Biomass et ont été cruciales pour le développement et la validation des algorithmes utilisés pour générer les produits géophysiques, y compris deux campagnes de vol au Gabon. Au cours de ces campagnes de mesure, l’Institut DLR a recueilli des ensembles de données tomographiques. L’avion de recherche Dornier DO 228-212 du DLR, exploité par l’installation Flight Experiments d’Oberpfaffenhofen, a été utilisé pour les vols de mesure. Les campagnes ont été menées par le DLR et réalisées en collaboration avec l’ESA.
Les arbres – les colossales réserves de carbone de la Terre
Les arbres stockent de grandes quantités de carbone en absorbant le dioxyde de carbone (CO2) lors de la photosynthèse et en le transformant en bois. Les sols des forêts intactes et quasi naturelles, des landes et des zones humides stockent également une grande quantité de carbone. Les forêts tropicales, en particulier, comptent parmi les plus grands réservoirs de dioxyde de carbone de la planète.
Les estimations scientifiques indiquent qu’il reste environ 18 millions de kilomètres carrés de forêt tropicale dans le monde, soit plus de 50 fois la taille de l’Allemagne. Cela comprend environ 13,4 millions de kilomètres carrés de forêts tropicales, dont la plus grande est la forêt amazonienne, qui s’étend sur sept à huit millions de kilomètres carrés. À titre de comparaison, l’ensemble de l’Union européenne ne couvre qu’une superficie d’environ 4,2 millions de kilomètres carrés, soit à peu près la moitié. Lorsque le dioxyde de carbone est soudainement libéré en grandes quantités en raison de la déforestation ou d’incendies, cela a un impact dramatique sur le climat.
La mission Biomass fournira des informations importantes sur les ressources forestières, les services écosystémiques, la biodiversité et la conservation de la nature, non seulement pour les forêts tropicales, mais aussi pour les forêts boréales. Cependant, l’utilisation des données collectées va bien au-delà de la surveillance des forêts. Ce trésor de données permettra également de surveiller l’ionosphère, les glaciers et les nappes glaciaires, de détecter les structures géologiques souterraines dans les régions désertiques et d’étudier la topographie des surfaces cachées sous une végétation dense.
Biomasse – une mission européenne avec une forte implication de l’Allemagne
La contribution de l’Allemagne à la mission Biomass représente plus de 20 % de son budget total et comprend la fourniture de son principal instrument. Ces activités sont coordonnées par l’Agence spatiale allemande (DLR). L’Institut des micro-ondes et des radars du DLR a mené des campagnes d’essais préliminaires pour la mission et a développé le prototype du processeur de données et du simulateur logiciel pour le système radar.
En outre, l’Allemagne est responsable des principaux lots de travaux technologiques, en particulier avec Airbus Defence and Space – en renforçant l’expertise radar de la société – ainsi que par l’intermédiaire de nombreuses petites et moyennes entreprises. Airbus Defence and Space était responsable du développement de l’instrument radar (à l’exception du réflecteur), de l’électronique centrale et a également participé au développement de la voile solaire.
DSI GmbH a construit l’unité de traitement des données de la charge utile, OHB System AG a participé au développement de la structure de la plate-forme et Ariane Group a contribué au système de propulsion. TESAT Spacecom GmbH a construit les systèmes de communication en bande X et en bande S et, en collaboration avec United Monolithic Semiconductors, a développé le transistor GaN central pour une amplification à haut rendement énergétique, qui sera utilisé dans l’espace pour la première fois. Le Centre de technologie spatiale appliquée et de microgravité (ZARM) de Brême a construit le torseur magnétique, tandis que Rockwell Collins a fourni les roues de réaction. Les autres contributeurs sont HPS GmbH, SpaceTech GmbH et RST Rostock.
Pour coordonner l’utilisation scientifique de la mission, le bureau de projet Biomass a été créé à l’Institut Max Planck de biogéochimie à Iéna, pour le compte de l’Agence spatiale allemande (DLR).
Légende illustration : La mission Biomass de l’ESA devrait être lancée le 29 avril 2025. Elle permettra pour la première fois de déterminer avec précision la biomasse forestière mondiale. L’Allemagne contribue à hauteur de plus de 20 % à la mission et fournit son principal instrument. Ces contributions sont coordonnées par l’Agence spatiale allemande (DLR). L’Institut des micro-ondes et du radar du DLR a mené des campagnes de mesures aériennes afin de développer des algorithmes d’estimation de la biomasse forestière, a mis au point un prototype de processeur de données radar et a créé le simulateur logiciel du système radar allemand. Crédit : DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
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