MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR DE LA RECHERCHE ET DE L’INNOVATION, DÉCEMBRE 2019
Les Étoiles de l’Europe visent à valoriser les équipes françaises qui ont choisi l’Europe pour développer leurs recherches et s’ouvrir à l’innovation. Ce trophée récompense les coordinatrices et coordinateurs de projets européens de recherche et d’innovation, portés par une structure française.
Développer les systèmes de navigation des futures missions spatiales
Pour permettre aux robots d’atteindre la dextérité humaine, ils doivent être équipés de capteurs intelligents leur permettant d’observer leur environnement et d’y interagir de façon autonome. Tel était l’objectif du projet I3DS dans la perspective de fournir des solutions de navigation aux futurs systèmes robotiques spatiaux.
A travers le développement d’une suite de capteurs de haut niveau technologique, I3DS visait à concevoir les futurs systèmes de navigation des prochaines missions de rendez-vous dans l’espace avec des satellites ou des stations orbitales. A plus long terme, cet ensemble de capteurs sensoriels pourrait même équiper des véhicules d’exploration planétaire du même type que le rover de la mission Exomars 2020.
Le projet I3DS a plus précisément abouti à la mise au point d’une dizaine de capteurs et d’un instrument de contrôle capable de faire de la mesure 3D dans l’espace en temps réel. Ces innovations regroupent notamment des caméras équipées de flash lumineux ou de lasers destinés à mesurer des données visibles ou thermiques ainsi que des capteurs de manipulation à même de gérer des contacts mécaniques.
L’une des prouesses de ce programme de recherche est d’être parvenu à concevoir l’ensemble des briques technologiques nécessaires depuis leur phase de design jusqu’à leur réalisation matérielle en passant par leur développement et leur intégration dans deux démonstrateurs, de type orbital pour le premier, et astromobile pour le second.
Grâce à la large palette de compétences proposées par les dix membres du consortium, I3DS a pu couvrir de nombreux domaines de recherche allant de la mécanique, à l’électronique, en passant par l’informatique et l’optique. Tout au long du programme, chacun des partenaires a d’ailleurs publié au moins un article scientifique en lien avec l’un des aspects technologique de la suite de capteurs.
Les méthodes utilisées pour évaluer les performances de cette dernière ont enfin permis d’améliorer de façon significative la maturité de bancs robotiques permettant de reproduire la dynamique spatiale de véhicules en orbite dans un environnement représentatif.
La suite de capteurs développée dans le cadre d’I3DS est amenée à fournir des solutions de navigation fiables et efficaces pour les futurs systèmes robotiques spatiaux. Ce projet a en outre débouché sur d’autres collaborations à l’image du programme H2020 EROSS destiné à développer de futurs services en orbite.
© Thales Alenia Space / Briot
Initier une collaboration internationale autour de l’étude du micronecton
Le micronecton constitue un échelon intermédiaire de la chaîne trophique marine situé entre les organismes planctoniques et les grands prédateurs. En fédérant l’expertise de chercheurs européens et australiens sur le suivi acoustique de ce groupe d’organismes, MESOPP vise à mieux cerner leur rôle au sein des océans.
Le micronecton regroupe une myriade d’espèces marines dont la taille varie de 1 à 10 cm environ. Ces organismes qui évoluent entre la surface et l’océan profond demeurent relativement peu étudiés. En s’appuyant sur les sondeurs acoustiques de navires océanographiques, de bateaux de pêche et de ferrys, MESOPP s’est fixé pour objectif de mieux connaître la dynamique, l’abondance et la répartition des groupes de micronecton qui peuplent le milieu océanique.
Dans cette perspective, le projet a mis en place un premier réseau de collaboration entre chercheurs européens et australiens afin d’établir des méthodes d’analyse et des ensembles de données à même de modéliser et estimer la biomasse et la répartition du micronecton mésopélagique de l’océan Austral.
Ce réseau de partenaires académiques piloté par une filiale du CNES de statuts privés a tout d’abord construit les bases d’une infrastructure électronique internationale destinée à agréger les données acoustiques disponibles sur les écosystèmes marins. Il a également défini les besoins scientifiques nécessaires à la structuration d’un réseau international d’acquisition et de traitement de données acoustiques actives marines.
Les résultats issus de MESOPP ont été présentés à l’occasion de colloques internationaux organisés en Australie, en Europe et à Hawaï. En parallèle, plusieurs articles rendant compte des travaux du consortium ont été publiés dans des revues scientifiques. Durant toute la durée du projet, les avancées réalisées par les partenaires ont par ailleurs été présentées lors d’un workshop annuel.
Parmi les principales retombées scientifiques figure notamment la mise en place d’un prototype de système central d’information librement accessible sur internet. En outre, un modèle d’étude et de prédiction des distributions du micronecton développé puis affiné tout au long du projet est désormais intégré au volet maritime du programme européen Copernicus dédié à l’observation et la surveillance de la Terre.
En renforçant les connaissances sur la dynamique et l’abondance du micronecton, MESOPP devrait contribuer à mieux cerner le rôle de ces organismes dans la conservation et la gestion des ressources marines ainsi que leur implication dans l’absorption du CO2 par les océans.
Approfondir la compréhension de la dynamique de l’atmosphère grâce aux infrasons
ARISE consiste à décrire l’ensemble des perturbations à l’œuvre dans les différentes couches de l’atmosphère, les interactions entre ces couches ainsi que leurs effets sur le climat avec une résolution spatio-temporelle sans précédent. Pour relever ce défi, il utilise entre autre l’image innovante de l’atmosphère fournie par le système de surveillance international des infrasons.
Ce projet vise à mettre en place une plate-forme d’observation des couches moyennes de l’atmosphère. Il ingère pour cela les données infrasonores enregistrées par le système de surveillance international mis en place depuis les années 1990 pour veiller au respect du traité d’interdiction complète des essais nucléaires. ARISE s’appuie également sur le réseau lidar de détection des changements de composition atmosphérique, des réseaux de radars et de radiomètres ainsi que sur des observations satellite.
Regroupant 24 instituts de recherche et universités originaires de dix pays européens, quatre pays associés, une organisation internationale et deux pays africains, ce consortium international entend tout d’abord améliorer la fiabilité des prévisions météorologiques en faisant collaborer des communautés scientifiques qui, jusqu’à présent, interagissaient très peu entre elles.
En croisant les données collectées par les différents partenaires avec le modèle européen de prévision météorologiques à moyen terme, ARISE a d’ores et déjà démontré qu’une meilleure caractérisation de la dynamique de la stratosphère est essentielle pour améliorer les prévisions météorologiques, notamment lors des périodes soudaines de réchauffement de cette couche supérieure de l’atmosphère.
Les deux premières phases du projet ont donné lieu à la diffusion de plus de 80 articles dans des revues scientifiques de haut niveau. Un livre publié aux éditions Springer référence par ailleurs les études de l’atmosphère réalisées par le consortium à partir du réseau de surveillance des infrasons. Avec plus de 10 000 téléchargements pour la seule année 2019, la dernière édition de l’ouvrage a bénéficié d’une forte audience auprès de la communauté scientifique.
Menées de manière continue et à l’échelle planétaire, les observations du programme participent aussi à la surveillance des risques naturels : chutes de météorites, éruptions volcaniques lointaines, phénomènes météorologiques violents, etc. C’est par exemple le cas du Volcano Information System, prototype mis en œuvre sur la plate-forme du projet pour informer l’aviation civile en cas d’éruptions de volcans non instrumentés.
Sur le point d’entrer dans sa troisième et dernière phase, ARISE compte faire progresser la modélisation des perturbations atmosphériques tout en améliorant de manière significative la précision des prévisions météorologiques à court et moyen termes.
