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L'arrivée de nouveaux entrants dans l'industrie spatiale et la perspective de nombreuses mises en orbite liées aux constellations de satellites stimule l'innovation et la recherche d'une baisse des coûts de lancement. Ces constellations visent à assurer une couverture Internet à toute la planète, en particulier pour les trois milliards de personnes qui n'y sont pas encore raccordées dans les pays émergents. C'est le cas des neuf cents satellites de la société Oneweb, construits par Airbus et prévus pour être lancés en 2018 en orbite basse.

La production en série s'accompagne de la tendance à rapetisser les satellites, notamment avec l'exemple des nanosatellites, qui mesurent autour d'une dizaine de centimètres cubes. Le projet QB50 consiste ainsi à mettre cinquante nanosatellites en orbite après de la station spatiale internationale, à 415 kilomètres d'altitude. Élaborés par des université, ces satellites permettent aux élèves de se former à l'ingénierie spatiale et mettent à l'épreuve de nouvelles technologies pour la communauté scientifique et industrielle.

L'une des pistes de cette recherche d'économies a été initié par SpaceX aux États-Unis, avec le développement de lanceurs réutilisables, c'est-à-dire de fusées dont certains étages pourraient revenir sur Terre une fois leur mission accomplie. Dans le cas de SpaceX, après avoir atterri sur une plate-forme autonome sur le sol ou en mer, les fusées pourront être rechargées et réutilisées pour de nouveaux décollages. Ces sujets intéressent le CNES et l'ONERA pour le successeur d'Ariane 6. Outre ce lanceur lourd, utilisé pour placer en orbite géostationnaire des satellites de plusieurs tonnes, une autre voie est le lancement aéroporté, qui vise des charges utiles de quelques centaines de kilogrammes.

De nouvelles énergies pour les satellites

Une autre tendance du secteur spatial est le passage de la propulsion chimique à la propulsion électrique, avec des recherches en cours pour miniaturiser les propulsions électriques actuelles. Les moteurs électriques ont donc longtemps été cantonnés au maintien à poste des satellites, sur leur orbite, mais ils ont également trouvé leur application pour la mise à poste. Après sa séparation d'avec le lanceur, en effet, un satellite doit passer par une orbite de transfert qui lui permet de rejoindre l'orbite géostationnaire, avec ses propres moyens de propulsion. En utilisant l'énergie produite par les panneaux solaires du satellite, la propulsion électrique aboutit à un gain de poids en faisant l'économie de lourds réservoirs de carburant. L'inconvénient lié à la propulsion électrique réside dans l'allongement de la durée de mise à poste.

C'est pourquoi il restera certainement une place pour la propulsion chimique. Le CNES (Centre national d'études spatiales), se penche ainsi avec l'Office national d'études et de recherches aérospatiale (ONERA) sur le développement d'un monergol vert pour la propulsion satellitaire. La recherche sur ce nouveau composé ouvre une alternative prometteuse à l'ergol utilisé actuellement, l'hydrazine, dont la toxicité lui fait risquer d'être rapidement bannie de l'espace. Le CNRS et l'ONERA, travaillent à synthétiser cette nouvelle molécule, avec l'enjeu de choisir des matériaux qui résisteront aux hautes températures. L'objectif est de développer ensuite un moteur et de montrant que la propulsion fournit une poussée conséquente, ce qui permettra d'envisager un développement de la technologie et de proposer par la suite un démonstrateur.

L'imagerie satellitaire au service de l'environnement

En plus de l'internet satellitaire et de l'étude directe de l'atmosphère, les satellites permettent l'observation de notre planète depuis l'espace, le meilleur point de vue permettant de comprendre les changements complexes qui l'affectent. Par exemple, les satellites de la série Sentinel, du programme Copernicus, fournissent des informations sur le sol, les océans, l'atmosphère, l'environnement, la sécurité et le changement climatique. En plus d'études scientifiques sur le long terme, les satellites participant à Charte internationale « Espace et catastrophes majeures » peuvent traiter des situations d'urgence comme une éruption volcanique, un feux de forêt ou une catastrophe industrielle, en fournissant rapidement des images et des cartes.

L'imagerie hyper-spectrale peut être utilisée sur des plate-formes terrestres, spatiales ou aéroportées. Elle aide à détecter des objets dans des images grâce à leurs propriétés spectrales, ou à analyser la composition et l'état chimique de matériaux de surface, y compris l'état hydrique des végétaux. C'est le cas du démonstrateur technologique aéroporté Sysiphe de l'ONERA, qui peut acquérir des images d'une résolution de 50 centimètres dans plus de 600 bandes spectrales, allant du visible à l’infrarouge lointain. De telles technologies permettent d'étudier la biodiversité végétale, par exemple pour mettre en place à l'échelle mondiale un véritable bilan de la biodiversité, ou de caractériser les fonds marins en bord de côte.

Croiser les données permet de faire d'autres types de déductions. L'Institut de recherche technologique Saint-Exupéry présente au Salon du Bourget un « Google Earth intelligent ». Les systèmes d'observation développés combinent les bases de données et l'intelligence artificielle, en dotant les satellites d'un système d'apprentissage et d'intelligence collective qui leur permettra d'acquérir jusqu'à 30% d'images supplémentaires et d'améliorer la réactivité aux requêtes humaines, de 1 heure aujourd'hui à 5 minutes. Il s'agit d'anticiper la vague de données qui sera issue de la mise en service, dans les années à venir, de milliers de satellites formant des constellations en orbite basse.

En savoir plus

SpaceX réussit l'atterrissage de son lanceur, sur Sciences en ligne

Les satellites SPOT face aux catastrophes, sur Sciences en ligne

Ariane 6 : la riposte européenne, sur Sciences en ligne

Sentinel-2B, sur Sciences en ligne

L'évolution énergétique des aéronefs, sur Explorathèque

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Les points forts de l'agroforesterie
L'agroforesterie, en associant les arbres et les cultures, améliore la santé des sols et des écosystèmes, notamment à travers l'atténuation du changement climatique et la résilience face à ses effets.

L'agroforesterie et la transition agroécologique

Le système d'agriculture actuel doit se transformer afin de répondre aux défis de la production agroalimentaire, du climat et des métiers de la paysannerie. Omniprésente dans les pays tropicaux, l'agroforesterie suit la démarche des techniques d'agroécologie avec une gestion des terres qui associe arbres et cultures. Au-delà des agricultures biologique ou raisonnée visant à diminuer l'utilisation des produits phytosanitaires ou des intrants, elle se base sur les principes de l'écologie scientifique en vue de favoriser le mimétisme avec les écosystèmes naturels.

Le principe de base est de choisir le bon couple arbre-culture, de manière à favoriser la complémentarité entre les deux. Des exemples : associer une culture aux racines superficielles à un arbre aux racines profondes, associer une culture à un arbre qui perd ses feuilles lorsque la culture a besoin de lumière, introduire des plantes herbacées dont le cycle de croissance est décalé dans le temps par rapport à celui des arbres auxquelles elles sont associées. Ce couplage est de fait plus complexe que pour une monoculture, ce qui nécessite de faire appel à des compétences et des formations agronomiques poussées. C'est encore plus le cas avec les agroforêts, des associations complexes avec plusieurs espèces d’arbres.

Le choix du couple dépend aussi de la zone agro-climatique, ainsi que des effets bénéfiques souhaités pour le système agroforestier. L'objectif peut être de nature écologique, dans une logique de services écosystémiques. Planter des arbres au-dessus de caféiers, par exemple, leur assure de l'ombrage et enrichit le sol en azote. Les arbres eux-mêmes peuvent fournir une production qui s'ajoute à celle des cultures. Pas seulement du bois, mais aussi des fruits, du fourrage pour les animaux et des substances médicamenteuses. Il existe ainsi une immense variété de couples possible entres les arbres et les cultures, selon l'endroit du monde où l'on se trouve et selon la complémentarité recherchée.

L'agroforesterie et la santé des écosystèmes

Les arbres sont des puits de carbone, puisqu'ils absorbent de grandes quantités du gaz à effet de serre CO2 (dioxyde de carbone). Le carbone atmosphérique est piégé sous forme de matière organique dans la biomasse, d'abord les racines, le tronc et les feuilles des arbres, puis l'humus et la matière organique du sol. Le stockage de ce carbone diminue donc l'effet de serre tandis que les associations agroforestières tamponnent les variations climatiques, ce qui aide les systèmes de production agricole à mieux supporter les chocs climatiques. L’agroforesterie est ainsi classée par les spécialistes du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) parmi les méthodes de mise en valeur du sol capables de renforcer l’adaptation au changement climatique et son atténuation. Son exemple est de plus en plus cité pour illustrer cette synergie.

La présence d'arbres dans, autour et à proximité des parcelles agricoles contribue ainsi à l'amélioration de la qualité des sols en termes de fertilité et de biodiversité. La couverture et l'enrichissement en matière organique des sols en améliorent les propriétés, de sorte qu’ils retiennent mieux l’eau et les nutriments dont les plantes ont besoin. La présence d'un couvert permanent aide en particulier à lutter contre l'érosion des terres, par exemple en cas de pluies importantes. Si les arbres associés aux cultures fixent l'azote, notamment avec la symbiose entre les bactéries de type Rhizobium et des plantes de la famille des légumineuses, le sol sera également enrichi en azote. De même, le sol peut être enrichi en phosphore grâce à la symbiose mycorhizienne entre des champignons et des arbres.

Dans ces nouveaux paysages de bocages agroforestiers, les arbres créent de l’hétérogénéité. Ils participent à la conservation de la biodiversité et contribuent à l'équilibre des agro-écosystèmes dans lesquels ils s'insèrent. Plantés dans les parcelles, au bord des chemins ou autour des ruisseaux, les grands arbres structurent l'espace rural et font s'inscrire l'agroforesterie dans une démarche à l'échelle du paysage.

Article réalisé à partir d'un entretien avec Emmanuel Torquebiau, chercheur au CIRAD Montpellier et expert en écologie tropicale et agroforesterie.

En savoir plus

L'agriculture de demain, l'alliée du climat ?, sur Sciences en ligne

L'enjeu de la préservation des sols, sur Sciences en ligne

Les billets de blogue d'Emmanuel Torquebiau, sur The Conversation

L'agroforesterie et la recherche agronomique, sur Explorathèque

Arthur Jeannot
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