Laboratoire Innovant pour la Spectroscopie Spatiale – INCLASS

Les missions spatiales d’observation astronomique ou d’observation de la Terre embarquent aujourd'hui de multiples instruments de spectro-imagerie. Le principal défi pour leur exploitation est la combinaison de jeux de données issus d'instruments différents pour produire des images et des spectres de qualité, alors que l'information dans chacun de ces jeux était initialement incomplète.

Le LabCom LAB4S2 combinera les expertises en imagerie et recherche de l'IAS et en spectroscopie et ingénierie de ACRI-ST pour développer de nouvelles méthodologies pour la fusion des données d'imagerie et de spectroscopie. Ces méthodologies seront appliquées dans un premier temps aux données du James Webb Space Telescope (JWST) et aux missions Sentinel 2 et 3 du programme européen Copernicus :

- Le JWST sera à partir de 2021 le télescope spatial le plus ambitieux jamais lancé. La France est fortement impliquée dans le JWST et a assuré le développement de l’imageur de l’instrument infrarouge moyen MIRI. Les 4 laboratoires impliqués, dont l’IAS, ont organisé leur expertise unique au travers le centre d’expertise MIRI mis en œuvre avec le soutien du CNES. Ce centre permet à la communauté d’avoir accès aux compétences sur l’imageur et ses pipelines de réduction de données. Cependant il n'apporte aucun support pour la spectroscopie, alors que la combinaison des données d’imagerie et de spectroscopie sera cruciale pour l’exploitation scientifique du JWST.

- Copernicus est le programme d'observation de la Terre le plus ambitieux jamais conçu. Il vise à fournir des données précises et facilement accessibles pour améliorer la gestion de l'environnement, comprendre les effets du changement climatique et assurer la sécurité civile. Dans ce cadre l’ESA déploie les satellites Sentinel. ACRI-ST est très impliquée dans la validation et la diffusion des produits des Sentinels 2 et 3 lancés en 2015 et 2018. Les spectro-imageurs embarqués sont optimisés pour fournir une résolution spatiale ou spectrale élevée, et le principal défi actuel est de combiner les données d’imagerie et de spectroscopie pour caractériser au mieux une scène donnée.

Le LabCom LAB4S2 permettra à ACRI-ST, qui a une longue expérience dans le domaine de l'observation de la Terre et des sciences planétaires, (1) de développer des méthodologies clés en imagerie hyperspectrale de la Terre, actuellement en pleine expansion, qui seront commercialisées pour les missions actuelles et futures auprès des agences spatiales, environnementales et autres acteurs institutionnels et commerciaux, (2) de développer de nouveaux marchés dans le domaine de l’astronomie et des sciences planétaires, et (3) de proposer des services novateurs en Intelligence Artificiel.

Le LabCom LAB4S2 fournira à la communauté astronomique des outils de fusion de données MIRI d'imagerie et de spectroscopie, très demandés et indispensables pour l'exploitation scientifique du JWST. Il mènera une recherche interdisciplinaire enrichissant les activités scientifiques et instrumentales de l'IAS ainsi que les activités de R&D de ACRI-ST.

La période 2020-2024 est idéale pour créer ce LabCom. Dès la réception des premières données JWST, il délivrera des produits de haut niveau indispensables pour l’exploitation scientifique, leur accès tôt dans la mission étant essentiel pour obtenir de nouvelles observations. Parallèlement, le LabCom arrive à point nommé pour tirer le meilleur parti des données Sentinels 2 et 3 et préparer l'exploitation avancée des prochaines missions. Il ouvrira la voie à la création d'un laboratoire commun durant toutes les phases opérationnelles du JWST et du programme Copernicus qui se poursuivront durant la prochaine décennie, et apportera une vision à long terme pour travailler à l’interface entre imagerie et spectroscopie pour les futurs projets d’observation depuis l’espace ou le sol en astronomie et en télédétection.