Développement du capteur ODS

Principe de mesure : Le capteur ODS fait une mesure intégrée sur le ciel du flux de lumière incidente à la surface. La diode qui mesure cette lumiére est munie d'un filtre coloré qui sélectionne une partie du spectre. Un systéme de masque permet de sélectionner seulement certaines zones du ciel, produisant un champ de vue bien défini. Cela permet de masquer le soleil pendant une partie de la journée, et ainsi d'avoir une alternance de mesures où ODS ne voit que le flux diffus du ciel (si le soleil n'est pas dans le champ de vue) et où ODS voit le flux diffus et le flux direct (si le soleil est dans le champ de vue). L'ensemble de ces mesures permet de retrouver de façon fiable l'opacité des poussiéres dans l'atmosphére. Si, de surcroît, on double le systéme, et que l'on utilise deux canaux différents (par exemple un filtre bleu et un rouge), ODS devient sensible à la couleur du ciel. Alors, le signal acquis permet aussi de mesurer les propriétés des nuages à l'aube et au crépuscule. L'une des particularités d'ODS est de détecter des nuages très fins de type cirrus sub-visibles qui sont très difficiles à observer avec des observations classiques.

Les travaux de préparation du capteur ont conduit à mener des campagnes dans des environnements terrestres variées, puis ODS est devenu un instrument pour l'environnement terrestre : Ouagadougou (Burkina Faso), Bauru (Brésil), milieu arctique et maintenant au Maido (La Réunion). Le développement de cet instrument a été mené au LATMOS (Université de Versailles-Saint-Quentin) et au GSMA (Université de Reims Champagne-Ardenne). C'est en particulier à Reims que toute la partie liée à la modélisation du signal, la préparation des choix techniques et les procédures d'inversion sont réalisées. Cela a été l'objet du travail d'un thése de Daniel Toledo.

La version la plus récente d'ODS, produite pour Exomars 2016, a une masse de 90 grammes. Une faible masse et aucune pièce mobile est en général un argument parfois décisif pour un embarquement sur une mission spatiale. Une version antérieure a été testée lors de campagnes de terrain à Ouagadougou il y a quelques années, et validée en comparant les résultats à ceux d'instruments opérationnels. ODS est donc maintenant un instrument validé et lui-même opérationnel.

Projet DREAMS/EDM/EXOMARS 2016 puis EXOMARS 2020 :

La motivation scientifique pour la capteur ODS est la suivante : la quantité de poussière contrôle directement le flux d'énergie incident au sol et donc le profil thermique de Mars. Avec la mesure de la température, la pression et l'humidité, il s'agit donc d'une mesure de base pour la compréhension de la météorologie martienne. Pour la première fois également, ce capteur pourra détecter et caractériser la présence de nuages sub-visibles de façon régulière. Cette expérience préfigure le type de stations qui pourrait être déployées, dans le futur, pour constituer un réseau météorologique sur le globe de Mars.

Environnement tropical au Brésil - Projet Tro-Pico :

En septembre, un des exemplaires d'ODS a été envoyé au Brésil pour participer aux campagnes menées dans le cadre du projet Tro-Pico (ANR porté par le GSMA). Ce projet a pour but de caractériser les échanges d'eau entre la troposphère et la stratosphère tropicale, et lors de cette campagne plusieurs instruments vont faire des mesures soit au sol, soit embarqués sur des ballons. La détection de la composante nuageuse fait partie des mesures servant à diagnostiquer ces échanges. Différents types de nuages plus ou moins massifs peuvent participer au transport d'eau, ou simplement marquer la présence d'eau condensée autour de la tropopause. Pour cette campagne, c'est la capacité d'ODS à détecter les cirrus sub-visibles de haute altitude qui justifie cette participation. Cet instrument a pu produire une statistique partielle de présence, d'altitude et d'épaisseur optique de ces nuages au moment du lever et du coucher du soleil. Ces observations sont complémentaires des observations classiques, plus aptes à détecter les nuages épais.

Environnement polaire arctique - projet IAOOS :

Enfin, le projet Equipex IAOOS (Ice - Atmosphere - Arctic Ocean Observing System) émanant du LOCEAN et du LATMOS a été sélectionné. Il s'agit d'un projet pluri-annuel de surveillance de la banquise polaire arctique pendant l'hiver polaire. Ce projet vient à la suite du projet "Tara", nom du voilier expérimental qui a dérivé pendant 500 jours sur la banquise (à comparer au temps de dérive de 1000 jours du Fram, 114 ans auparavant). Au moment où la banquise disparaît d'années en années, et plus rapidement que prévu, il est essentiel de bien comprendre comment elle est en équilibre avec son environnement océanique et atmosphérique. Le projet IAOOS consiste en un réseau d'une dizaine de bouées instrumentales réparties sur la banquise, et remplacées progressivement au cours du temps et du déplacement de la banquise. Ces bouées (40 au total) vont sonder les profondeurs océaniques avec un train d'instrument, la glace de la banquise et l'atmosphère au dessus des bouées. ODS est l'un des instruments sélectionnés pour mesurer l'opacité des poussiéres arctiques et produire une statistique météorologique des cirrus polaires.