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De l’équipement d’observation, fabriqué à Québec, propulsé dans l’espace

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Après des décennies de travail, des capteurs infrarouges de dernière génération conçus à Québec se sont envolés vers l’espace la semaine dernière. Un équipement de pointe qui servira à l’étude du climat, mais aussi à l’agriculture et à la surveillance de l'Arctique.

Ça sert essentiellement à faire de l'observation de la Terre , spécifie Patrice Topart, le directeur de l'unité d'affaires, défense, sécurité et spatiale à l'Institut national d'optique (INO) en montrant fièrement l'une des caméras haute définition de grade spatial conçue par son équipe.

Les capteurs fabriqués à l’INO sont intégrés à une constellation de 10 satellites de EarthDaily, une initiative canadienne d’observation de la Terre, destinée à fournir des données satellites aux chercheurs, entreprises et gouvernements.

Le 23 juin dernier, deux capteurs ont été lancés en orbite à bord de la fusée Falcon 9 de SpaceX. D'autres capteurs seront envoyés prochainement.

Une lentille.

Un élément optique comme celui-ci est combiné au capteur.

Photo : Radio-Canada / Flavie Sauvageau

Des données sur la Terre plus précises et précieuses

L’une des principales utilisations de ces capteurs infrarouges installés sur des satellites à 600 km d'altitude est l’étude du climat. L'infrarouge permet de détecter la chaleur. Ça veut dire que ça permet de détecter des feux de forêt , cite par exemple Patrice Topart.

Ça permet aussi de mesurer la température de la Terre, mais aussi la température de la mer et donc de mieux [prévoir] certains événements climatiques , explique-t-il.

Les utilisations de cet outil sont multiples et variées. Dans le domaine de la défense [ça peut permettre] de voir s'il y a des chars, des êtres humains [dans une zone], puisqu’en fait le corps humain, les moteurs rayonnent, précise le directeur, citant en exemple l'Arctique comme territoire où cette technologie peut s’avérer fort utile.

Patrice Topart

Patrice Topart est le directeur de l'unité d'affaires, défense, sécurité et spatiale à l'Institut national d'optique (INO).

Photo : Radio-Canada / Israël Tanguay

Étapes de fabrication

L'équipe de Radio-Canada a eu l'occasion de visiter les salles blanches où sont confectionnés les capteurs infrarouges.

Christine Alain, la gestionnaire de technologie en microfabrication à l’INO, explique que ces pièces sont des zones ultrapropres. À l’intérieur, la concentration de particules dans l'air est contrôlée, un critère essentiel pour la fabrication d’équipement optique aussi précis.

Une personne dans un laboratoire. Devant elle, un microscope et un ordinateur.

Chaque professionnel qui entre dans «une salle blanche» doit porter une combinaison spéciale ainsi qu'un masque.

Photo : Radio-Canada / Israël Tanguay

Chaque personne qui y entre doit porter une combinaison et un masque, parce qu’un seul poil ou cheveux qui tomberait sur une pièce en cours de fabrication aurait le même effet qu’un pipeline qui tomberait sur une maison , mais à l’échelle microscopique, explique Christine Alain.

En tout, les capteurs passeront environ six mois dans le laboratoire. Ils sont fabriqués à partir des disques de silicium, les substrats, sur lesquels chacune des composantes sera construite couche par couche, un peu comme une lithographie.

La première étape, c'est qu'on va aller déposer un matériau sur les substrats, ça peut être un métal, un diélectrique, un semi-conducteur, puis, on va vouloir le façonner ce matériau-là, donc on va aller déposer un polymère photosensible , détaille Christine Alain.

Ensuite, comme on développerait une photo, ce polymère est exposé à la lumière, créant des circuits et des dessins précis. Une étape répétée plusieurs fois, afin d'obtenir le résultat final, une technologie qui porte aussi le nom de bolomètre non refroidi .

L'objectif, c’est de construire des petites plateformes carrées, destinées à capter la chaleur , explique Patrice Topart. Ultimement, chaque petit carré, dix fois plus petit que l’épaisseur d’un cheveu, deviendra un pixel, afin de générer une image de très haute résolution , une fois le capteur combiné à une lentille, ajoute-t-il.

Un capteur tenu par des mains munies de gants.

Le processus de fabrication des capteurs prend plusieurs mois.

Photo : Radio-Canada / Israël Tanguay

Le défi : les capteurs et le reste du matériel électronique doivent être résistants aux fortes vibrations ressenties durant le lancement en orbite. De plus, les circuits électroniques doivent pouvoir fonctionner dans le vide.

Un outil supplémentaire pour les chercheurs

Informé de l’innovation de l’INO, le professeur Frédéric Lasserre, convient que ce développement technologique représente des avantages pour l’étude du territoire.

On parle de la détection des feux de forêt, mais aussi de la façon de réagir du territoire en fonction des changements climatiques, en agriculture, en aménagement urbain, cite par exemple celui qui enseigne au département de géographie de l’Université Laval et dirige le Conseil québécois d'études géopolitiques.

Plusieurs étudiants en géographie utilisent d’ailleurs des données issues de la télédétection dans le cadre de leurs travaux, confirme-t-il, et l’arrivée de données plus précises permettra de bonifier leur palette d'outils.

Le professeur de géographie Frédéric Lasserre.

Le professeur de géographie Frédéric Lasserre.

Photo : Photo tirée du site web de l'Université Laval

Le fait que cette technologie ait été développée localement confère aussi un avantage, estime le professeur.

Cependant, en ce qui concerne son utilisation pour la surveillance de l'Arctique, Frédéric Lasserre estime que l’arrivée d’imagerie plus précise nécessitera le développement de logiciels capables de traiter en temps réel ces données.

Un navire ça reste sur une image satellite, ça reste très très petit, donc ça suppose quand même des applications, des logiciels qui sont extrêmement performants pour qu’en temps réel ou pratiquement réel, on puisse utiliser l'imagerie satellite pour surveiller ce qui se passe , croit-il.

Un rêve de petite fille

L’arrivée en orbite de ces capteurs couronne les efforts des dizaines de chercheurs de l’INO qui se sont penchés sur son développement depuis les années 1990.

Pour toute l'équipe, c'est sûr que c'est un grand accomplissement. On est super content. On a suivi le lancement avec attention , lance Christine Alain.

Personnellement, c’est un rêve de petite fille , avoue-t-elle. Une fois qu’on a dépassé les frontières de la Terre, on peut en parler à nos grands-parents, à nos enfants, à toute la famille, puis les gens comprennent, parce qu’on le voit et c'est concret, on va recevoir des images.

Christine Alain dans un couloir de l'institut.

Christine Alain est la gestionnaire de technologie en microfabrication à l’INO.

Photo : Radio-Canada / Israël Tanguay

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