Capteurs observation Terre multispectraux hyperspectraux et radars SAR

Que sont les capteurs observation terre multispectraux et sar ?

Les capteurs d'observation Terre se classent en plusieurs grandes familles selon leur mode d'acquisition. Les imageurs optiques panchromatiques (Pan) acquièrent une image noir et blanc haute résolution dans une bande spectrale large 0,45-0,75 µm (30 cm à 1 m de résolution au sol). Les imageurs multispectraux (XS) acquièrent simultanément 3 à 13 bandes spectrales étroites (Sentinel-2 : 13 bandes du bleu 490 nm au SWIR 2 200 nm), permettant indices NDVI végétation, NDWI eau, classification cultures. Les imageurs hyperspectraux acquièrent 200+ bandes continues, identifiant signatures spectrales matériaux (PRISMA Italie, EnMAP Allemagne, futurs CHIME ESA). Les radars SAR (Synthetic Aperture Radar) bande X (10 GHz), C (5 GHz) ou L (1,2 GHz) imagent tous temps tous éclairages (jour, nuit, sous nuages), avec résolution 1 à 30 m.

En France, Airbus Defence and Space Toulouse 31 (5 000 salariés) est leader mondial des satellites optiques très haute résolution commerciaux (Pléiades 1A/1B, Pléiades Neo 4 satellites lancés 2021-2023, résolution 30 cm) et défense (CSO 3 satellites, résolution 35 cm). Thales Alenia Space Cannes 06 et Toulouse 31 (4 200 salariés au total) est leader des satellites radar SAR et hyperspectraux (Sentinel-1 Copernicus ESA, Sentinel-3, MicroCarb, CO3D, futur IRIDE). Pour les capteurs unitaires : Lynred Veurey-Voroize 38 (filiale Sofradir-Ulis, héritage Thomson-CSF, 800 salariés) fournit les matrices détecteurs infrarouges; Sodern Limeil-Brévannes 94 (Airbus DS) fait les viseurs stellaires; Teledyne e2v Saint-Egrève 38 (héritage Atmel-MTOC) fait les CCD visibles.

Spécifications techniques et procédés de production

Principaux capteurs satellites observation Terre fabriqués en France :

Familles de produits et caractéristiques

Grades et conditionnements commerciaux

• Imageur Pléiades Neo : télescope SiC 0,8 m + détecteurs TDI CCD 30 000 pixels en barrette, agilité satellite +/- 30° pour pointage rapide, capacité acquisition 2 millions km²/jour par satellite.
• Imageur CSO défense : télescope SiC 1,5 m + détecteurs TDI CCD Teledyne e2v, résolution 35 cm Pan visible + 5 bandes XS, durée vie 10 ans, agilité +/- 60°.
• Sentinel-2 MSI Multispectral Imager : 13 bandes spectrales VNIR (0,49 à 0,86 µm) + SWIR (1,38 à 2,19 µm), résolution 10/20/60 m selon bande, fauchée 290 km, cycle revisite 5 jours.
• SAR bande C Sentinel-1 : antenne radar active 12 m AstroMesh Northrop Grumman, fréquence 5,4 GHz, polarisation HH/HV/VH/VV, 4 modes (IW Interferometric Wide, EW Extra Wide, SM Strip Map, WV Wave).
• Spectro infrarouge MicroCarb : interféromètre de Fabry-Pérot à 4 bandes (1,609 / 1,729 / 2,019 / 4,800 µm) pour mesurer concentration CO2 atmosphérique à 1 ppm près sur cellules 5 km x 5 km.

Normes et réglementations

Standards et exigences applicables aux capteurs observation Terre :

• ISO 19115 : Geographic Information - Metadata, standards métadonnées géoréférencées images satellites.
• OGC GeoTIFF : Open Geospatial Consortium, format standard images satellites avec géolocalisation pixels.
• CEOS WGCV (Working Group on Calibration and Validation) : harmonisation calibration radiométrique inter-satellites.
• ECSS-E-ST-32 et 33 : exigences structurelles et mécanismes instruments observation.
• MIL-STD-461G : Requirements for the Control of Electromagnetic Interference, applicable instruments imagerie haute sensibilité.
• ITU-R RS.515 : Recommandation UIT bandes fréquences allouées aux services exploration Terre, allocation bandes SAR.

Procédés industriels détaillés

Étapes de fabrication d'un imageur Pléiades Neo (Airbus DS Toulouse 31) :

Conception optomécatronique

Conception multidisciplinaire chez Airbus DS Toulouse 31 : optique télescope Korsch (3 miroirs SiC), mécanique structure SiC ultra-stable, détecteurs TDI CCD, électronique proximité haut débit 1 Gbps.

Fabrication télescope et alignement

Fabrication des 3 miroirs SiC (Boostec Tarbes 65 + polissage Safran Reosc Saint-Pierre 91), assemblage et alignement précision du télescope Korsch sur banc optique stable thermique Airbus DS Toulouse 31, tolérance alignement +/- 5 µm.

Intégration détecteurs CCD TDI

Intégration des barrettes CCD TDI (Time Delay Integration) Teledyne e2v Saint-Egrève 38 (30 000 pixels visibles + 6 bandes XS) au plan focal du télescope, refroidissement passif radiateur SiC pour températures stables 15-25 °C.

Électronique proximité et compression

Intégration de l'électronique de proximité Airbus DS Toulouse 31 et Élancourt 78 : amplificateurs faible bruit, convertisseurs ADC 14 bits, compresseur JPEG2000 lossless ratio 3:1 pour réduction volume données.

Tests fonctionnels et calibrage

Tests fonctionnels en chambre noire Airbus DS Toulouse 31 : mesure MTF (Modulation Transfer Function) cible, calibrage radiométrique avec sources étalon, calibrage géométrique avec cibles points connus, validation données niveau L0 brut.

Tests environnementaux et qualification vol

Tests vibrations 20 grms, choc séparation, vide thermique -50 °C à +60 °C, intégration finale dans plateforme satellite Astrobus, livraison à Centre Spatial Guyanais Kourou pour intégration lanceur.

Le marché français

Le marché européen des capteurs observation Terre représente 400 à 600 M€ par an, dominé par Airbus DS Toulouse 31 (45 % parts de marché Europe), Thales Alenia Space Cannes 06 (30 %), OHB Brême (10 %), autres (15 %). Le programme Copernicus ESA (12 satellites Sentinel-1 à Sentinel-6, budget total 12,8 Md€) tire la croissance jusqu'en 2030 avec 5 satellites Sentinel additionnels prévus (Sentinel-2C, -2D, -3C, -3D, Sentinel-1C en 2024 puis -1D 2025).

À l'échelle mondiale, le marché représente 3 à 4 Md€/an, dominé par Lockheed Martin (US, KH-11 défense NRO et SBIRS, 30 % parts marché valeur), Northrop Grumman (US, 20 %), Maxar/MDA (US-Canada, WorldView et Pléiades commerciaux, 15 %), Airbus DS (Europe, 12 %), Thales Alenia Space (Europe, 8 %), Mitsubishi MELCO (Japon, ASTER et ALOS, 5 %), CASC Chine (5 %), autres NewSpace (5 %). Le segment NewSpace observation Terre haute résolution (Planet 200+ satellites, Capella Space SAR commercial, BlackSky temps réel, Satellogic Argentine) tire la croissance avec une multiplication par 10 des satellites en orbite entre 2018 et 2025.

Airbus DS Toulouse 31 a livré 4 satellites Pléiades Neo entre 2021 et 2023 (200 M€ chacun, autofinancés Airbus pour exploitation commerciale via Airbus Intelligence), résolution 30 cm, vitesse acquisition 2 millions km²/jour par satellite. Thales Alenia Space Cannes 06 a livré CO3D (satellite cartographie 3D, lancement 2025) et MicroCarb (CO2 monitoring, lancement 2026) pour CNES Toulouse 31. France 2030 mobilise 1,5 Md€ pour l'observation Terre française (Pléiades Neo 5/6, IRIDE constellation Italie 2026, IRIS² 2030). Les startups NewSpace françaises Promethee Paris, Loft Orbital France et Latitude Reims complètent l'écosystème.

Applications et débouchés industriels

Programmes français et européens d'observation Terre :

• Constellation Copernicus (ESA et UE, budget 2021-2027 5,4 Md€) : 7 missions Sentinel (1-A à 1-D radar SAR, 2-A à 2-D multispectral, 3-A à 3-D océan, 4 air, 5 atmosphère, 6 océanographie).
• Constellation Pléiades Neo (Airbus DS Toulouse 31) : 4 satellites résolution 30 cm lancés 2021-2023, exploitation commerciale via Airbus Intelligence, complète constellation Pléiades 1A/1B.
• CSO (Composante Spatiale Optique défense française) : 3 satellites lancés 2018-2024 par Airbus DS Toulouse 31, résolution 35 cm renseignement militaire pour MUSIS programme partagé avec Allemagne et Italie.
• MicroCarb (CNES Toulouse 31, lancement 2026) : satellite monitoring CO2 atmosphérique précision 1 ppm, contribution française à la mesure des émissions de gaz à effet de serre globales.
• CO3D (CNES, lancement 2025) : satellite cartographie 3D Terre par stéréo panchromatique, résolution 50 cm, cartographie altimétrique +/- 1 m précision verticale.

Questions fréquentes

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