La NASA lancera bientôt un instrument unique, appelé Arcstone, pour améliorer la qualité des données des capteurs de vision de la terre en orbite. Dans cette démonstration technologique, la mission mesurera la lumière du soleil réfléchie par la lune – une technique appelée étalonnage lunaire. De telles mesures de la réflectance spectrale lunaire peuvent finalement être utilisées pour établir une norme universelle à haute précision à utiliser dans la communauté scientifique internationale et l'industrie spatiale commerciale.
Pour s'assurer que les capteurs satellites et aéroportés fonctionnent correctement, les chercheurs les calibrent en comparant les mesures du capteur à une mesure standard connue. Arcstone sera la première mission exclusivement dédiée à la mesure de la réflectance lunaire de l'espace comme moyen d'étalonner et d'améliorer les données scientifiques collectées par des instruments en orbite de vision de la terre.
« L'une des tâches les plus difficiles de télédétection de l'espace est d'atteindre la précision de l'étalonnage des instruments requise en orbite », a déclaré Constantine Lukashin, chercheuse principale pour la mission Arcstone et un scientifique physique au Langley Research Center de la NASA à Hampton, en Virginie.
« La lune est une excellente source d'étalonnage disponible au-delà de l'atmosphère de la Terre. La lumière réfléchie par la lune est extrêmement stable et mesurable à un très haut niveau de détail. L'objectif d'Arcstone est d'améliorer la précision de l'étalonnage lunaire pour augmenter la qualité des produits de données à télédétection d'origine spatiale pour les générations à venir. »
Au cours de sa mission prévue de six mois, Arcstone utilisera un spectromètre – un instrument scientifique qui mesure et analyse la lumière en le séparant en ses longueurs d'onde constituantes, ou spectre – pour mesurer la réflectance spectrale lunaire. Devrait être lancé fin juin en tant que covoiturage sur un petit cubeat, Arcstone commencera à collecter des données, une étape importante appelée First Light, environ trois semaines après avoir atteint l'orbite.
« La mission démontre une nouvelle conception d'instruments, plus rentable, les performances matérielles, les opérations et le traitement des données pour obtenir des mesures de référence à haute précision de la réflectance spectrale lunaire », a déclaré Lukashin.
Les mesures de la réflectance lunaire tirée de la surface de la Terre peuvent être affectées par les interférences de l'atmosphère, qui peuvent compliquer les efforts d'étalonnage. Les chercheurs utilisent déjà le soleil et la lune pour calibrer des instruments spatiaux, mais pas à un niveau de précision et d'accord qui pourrait provenir d'une norme universelle.
Lukashin et ses collègues veulent augmenter la précision de l'étalonnage en dépassant l'atmosphère pour mesurer les longueurs d'onde solaires réfléchies d'une manière qui fournit une source d'étalonnage stable et universelle. Une autre mission récente de la NASA, appelée la mission d'irradiance spectrale lunaire aérienne, a également utilisé des capteurs montés sur des avions à haute altitude pour améliorer les mesures d'irradiance lunaire des plans.
Il n'y a pas d'étalonnage standard (traçable) accepté internationalement pour la réflectance lunaire de l'espace à travers la communauté scientifique ou l'industrie de l'espace commercial.
« Les mesures de caractérisation radiométrique dédiées de la lune n'ont jamais été acquises à partir d'une plate-forme spatiale », a déclaré Thomas Stone, co-chercheur pour Arcstone et scientifique de l'US Geological Survey (USGS). « Un système d'étalonnage lunaire à haute précision et transacable permet de plusieurs capacités importantes pour les missions d'observation de la Terre basées sur l'espace, telles que les ensembles de données d'étalonnage contre une référence commune – la lune, les capteurs d'étalonnage en orbite et la capacité de combler les lacunes dans les ensembles de données précédents. »
Si la démonstration initiale de la technologie des pierres d'arc est réussie, une mission à arc plus longue pourrait permettre aux scientifiques de faire de la lune la norme de référence préférée pour de nombreux autres satellites. La nouvelle norme d'étalonnage pourrait également être appliquée rétroactive aux enregistrements de données de la Terre précédents pour améliorer leur précision ou combler les lacunes de données pour les champs de données. Il pourrait également améliorer les performances des capteurs de haute précision en orbite, ce qui est essentiel pour les instruments d'étalonnage qui peuvent être sensibles à la dégradation ou à la rupture du matériel dans le temps dans l'espace.
« Les observations de la Terre de l'espace jouent un rôle essentiel dans la surveillance de la santé environnementale de notre planète », a déclaré Stone. « L'étalonnage lunaire est un moyen robuste et rentable d'atteindre une précision élevée et une inter-co-conscience des ensembles de données d'observation de la Terre, permettant des évaluations plus précises de l'état actuel de la Terre et des prédictions plus fiables des tendances futures. »
Pour plus d'informations sur la mission Arcstone de la NASA, visitez https://science.larc.nasa.gov/arcstone/about/
