TPImageriehyperspectraleorbitaleetin-situ Laboratoired’accueil: Correspondant: Institutd’AstrophysiqueSpatiale(Orsay) CedricPilorget IAS,UniversitéParis-Sud, Bât121,bureau306 Téléphone:0169858732 Email:[email protected] Objectifs Ce TP a pour objectif de se familiariser avec les techniques de spectroscopie et imagerie hyperspectrale visible/proche-IR, couramment utilisées pour les analyses tant in situ que depuisl’espacedelaTerreetdesobjetsduSystèmeSolaire. Al’aidedeplusieursdispositifsdisponiblesàl’Institutd’AstrophysiqueSpatiale(modèlesde démonstrationd’instrumentsspatiaux,bancsdetests,spectromètresdelaboratoire),leTP permettra d’aborder les problématiques de dimensionnement et d’étalonnage d’un instrument,ainsiquel’interprétationqualitativeetquantitativedusignalobtenu. Résumé L’analysedelalumièreissuedufluxsolaire(oud’unesourceinterne)aprèsinteractionavec lescomposésdel’atmosphèred’uneplanèteouencoreaveclesrochesprésentesensurface permet d’identifier les espèces présentes, notamment par la mise en évidence de bandes d’absorptionprésentesàdeslongueursd’ondeparticulières.Depuisunevingtained’année, l’imagerie hyperspectrale, couplant imagerie et spectroscopie, est en plein essor avec des applicationsdiversestellesque: • l’étudedelavégétation(biodiversitévégétale,suividescultures…) • l’étude des écosystèmes côtiers et lacustres (qualité des eaux, caractérisation de la biodiversité…) • lesgéosciences(identificationdesminéraux,propriétésetérosiondessols…) • la caractérisation des propriétés des glaces (état du manteau neigeux, taille des grainsdelaneige,discriminationentreeausolideetliquide…) • l’étude des milieux urbains (planification urbaine, détection et suivi des plantes invasives…) • l’étudedel’atmosphère(chimieatmosphérique,aérosols,pollution…) De façon similaire, cette technique est couramment utilisée pour l’étude des objets du Système Solaire (exemples: instruments OMEGA/MEx et CRISM/MRO pour Mars, VIRTIS/Rosetta pour la comète Churyumov-Gerasimenko). Récemment, des imageurs hyperspectraux à l’échelle microscopique ont également vu le jour afin d’équiper les rovers/atterrisseursdeplusieursmissionsspatiales(Hayabusa-2/JAXA,ExoMars/ESA). L’imagerie hyperspectrale est ainsi une technique en pleine expansion, dont les développements concernent notamment la miniaturisation des instruments et l’augmentation de leurs performances (gamme spectrale étendue, résolution spectrale et spatiale,rapportsignalsurbruit),letraitementetl’interprétationdusignalafinparexemple de caractériser quantitativement les processus étudiés et le développement de nouvelles applications. Fig1. Exemple d’application de l’imagerie hyperspectrale pour l’études des surfaces planétaires. Ici, les variations de la réponse spectrale de la surface permettent de mettre en évidence et discriminer des zonesrichesenglacedeCO2et deszonesrichesenglaced’H2O surMars CeTPapourobjectifdepermettreauxétudiantsd’appréhenderdifférentesproblématiques liéesàcestechniques,etnotamment: • leprincipedelaspectroscopieentransmissionetenréflexion • les problématiques de dimensionnement d’un instrument (bilan photométrique, calculderapportsignalsurbruitetimpactsurlascience) • l’étalonnage(radiométrique)decesinstruments • l’interprétation du signal en allant des aspects qualitatifs (présence d’un composé) auxaspectsquantitatifs(concentrationd’uncomposé,propriétésphysiquesd’unsol) Pour cela, différents instruments présents à l’IAS pourront être utilisés: spectromètres de laboratoire(typeFTIR),bancsdetests,modèlesdedémonstrationd’instrumentsdéveloppés pour des missions spatiales… Les traitements seront effectués avec des logiciels de type IDL/Matlab(pasdeconnaissancespréalablesnécessaires). Informationspratiques LeTPauralieuàl’IASàOrsay(Bâtiment121ducampusdel’UniversitéParis-Sud).LeRDVest fixéà9hdanslebureaudeCedricPilorget(bureau306dubâtiment121).