Pendant près de deux décennies, son puissant radar a fourni des détails inédits sur les nuages et a contribué à faire progresser les prévisions météorologiques et climatiques mondiales.
CloudSat, une mission de la NASA qui a scruté les ouragans, comptabilisé les taux de chutes de neige dans le monde et réalisé d’autres premières météorologiques et climatiques, a mis fin à ses opérations. Initialement proposé pour une mission de 22 mois, le vaisseau spatial a récemment été mis hors service après près de 18 ans d’observation de la structure verticale et de la teneur en glace et en eau des nuages.
Comme prévu, le vaisseau spatial – ayant atteint la fin de sa durée de vie et n’étant plus en mesure d’effectuer des observations régulières – a été placé le mois dernier sur une orbite qui entraînera sa désintégration éventuelle dans l’atmosphère.
Lors de son lancement en 2006, le radar de profilage des nuages de la mission était le tout premier radar à longueur d’onde de 94 GHz (bande W) à voler dans l’espace. Mille fois plus sensible que les radars météorologiques au sol classiques, il a donné une nouvelle vision des nuages – non pas sous forme d’images plates sur un écran mais sous forme de tranches d’atmosphère en 3D hérissées de glace et de pluie.
Pour la première fois, les scientifiques ont pu observer ensemble les nuages et les précipitations, a déclaré Graeme Stephens, chercheur principal de la mission au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. “Sans les nuages, les humains n’existeraient pas, car ils fournissent l’eau douce dont la vie telle que nous la connaissons a besoin”, a-t-il déclaré. « Nous les qualifions parfois de petits diables intelligents en raison de leurs propriétés déroutantes. Les nuages constituent une énigme lorsqu’il s’agit de prédire le changement climatique.
Les nuages recèlent depuis longtemps de nombreux secrets. Avant CloudSat, nous ne savions pas à quelle fréquence les nuages produisaient de la pluie et de la neige à l’échelle mondiale. Depuis son lancement, nous avons également parcouru un long chemin dans la compréhension de la manière dont les nuages sont capables de refroidir et de réchauffer l’atmosphère et la surface, ainsi que de la manière dont ils peuvent provoquer le givrage des avions.
Les données CloudSat ont inspiré des milliers de publications de recherche et continuent d’aider les scientifiques à faire des découvertes clés, notamment sur la quantité de glace et d’eau que contiennent les nuages à l’échelle mondiale et sur la manière dont, en emprisonnant la chaleur dans l’atmosphère, les nuages accélèrent la fonte des glaces au Groenland et aux pôles.
Au fil des années, CloudSat a survolé de puissants systèmes de tempêtes portant des noms tels que Maria, Harvey et Sandy, jetant un coup d’œil sous leurs cirrus tourbillonnants. Son radar de profilage des nuages excelle dans la pénétration des couches nuageuses pour aider les scientifiques à explorer comment et pourquoi les cyclones tropicaux s’intensifient.
Au cours de la vie de CloudSat, plusieurs problèmes potentiellement mettant fin à la mission sont survenus, liés à la batterie du vaisseau spatial et aux roues de réaction utilisées pour contrôler l’orientation du satellite. L’équipe CloudSat a développé des solutions uniques, notamment « l’hibernation » du vaisseau spatial pendant les parties de chaque orbite où il ne fait pas jour pour économiser l’énergie et l’orienter avec moins de roues de réaction. Leurs solutions ont permis de poursuivre les opérations jusqu’à ce que le Cloud Profiling Radar soit définitivement désactivé en décembre 2023.
“Le fait que nous ayons des équipes dévouées et talentueuses qui peuvent faire des choses qui n’ont jamais été faites auparavant fait partie de qui nous sommes en tant que famille de la NASA”, a déclaré Deborah Vane, chef de projet CloudSat au JPL. “Nous avons récupéré de ces anomalies avec des techniques que personne n’avait jamais utilisées auparavant.”
CloudSat a été lancé le 28 avril 2006, en tandem avec un satellite porteur de lidar appelé CALIPSO (abréviation de Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation). Les deux engins spatiaux ont rejoint une constellation internationale de satellites de suivi météorologique et climatique en orbite terrestre.
Le radar et le lidar sont considérés comme des capteurs « actifs » car ils dirigent des faisceaux d’énergie vers la Terre – des ondes radio dans le cas de CloudSat et de la lumière laser dans le cas de CALIPSO – et mesurent la façon dont les faisceaux se reflètent sur les nuages et les fines particules (aérosols) dans l’atmosphère. D’autres instruments scientifiques en orbite utilisent des capteurs « passifs » qui mesurent la lumière solaire réfléchie ou le rayonnement émis par la Terre ou les nuages.
En orbite à moins d’une minute d’intervalle, CloudSat et CALIPSO ont fait le tour du globe sur des orbites héliosynchrones du pôle Nord au pôle Sud, traversant l’équateur en début d’après-midi et après minuit tous les jours. Leurs empreintes radar-lidar superposées traversent la structure verticale de l’atmosphère pour étudier les nuages minces et épais, ainsi que les couches de particules en suspension dans l’air telles que la poussière, le sel marin, les cendres et la suie qui peuvent influencer la formation des nuages.
L’influence des aérosols sur les nuages reste une question clé pour les projections du réchauffement climatique. Pour explorer cette question et d’autres, le satellite PACE récemment lancé et les futures missions de l’Observatoire du système terrestre de la NASA s’appuieront sur l’héritage de CloudSat et de CALIPSO pour une nouvelle génération.
“La Terre en 2030 sera différente de la Terre en 2000”, a déclaré Stephens. « Le monde a changé et le climat a changé. La poursuite de ces mesures nous donnera de nouvelles informations sur l’évolution des conditions météorologiques.
Le projet CloudSat est géré pour la NASA par le JPL. Le JPL a développé l’instrument Cloud Profiling Radar avec d’importantes contributions matérielles de l’Agence spatiale canadienne. L’Université d’État du Colorado assure le traitement et la distribution des données scientifiques. BAE Systems de Broomfield, Colorado, a conçu et construit le vaisseau spatial. L’US Space Force et le Département américain de l’énergie ont contribué aux ressources. Des universités et centres de recherche américains et internationaux soutiennent l’équipe scientifique de la mission. Caltech à Pasadena, en Californie, gère le JPL pour la NASA.
CALIPSO, qui était une mission conjointe de la NASA et de l’agence spatiale française, le CNES (Centre National d’Études Spatiales), a terminé sa mission en août 2023.
Jane J. Lee / Andrew Wang
Laboratoire de propulsion à réaction, Pasadena, Californie.
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Écrit par Sally Younger
2024-048
