Dans le cadre de son programme d’observation de la Terre, FutureEO, l'Agence spatiale européenne (ESA) a signé un contrat avec l'entreprise canadienne SBQuantum pour le développement d'un prototype de capteur magnétomètre quantique, spécialement conçu pour les missions d'observation de la Terre. Les performances escomptées de ce capteur quantique incluent une sensibilité inférieure à 100 picoteslas, une bande passante de 400 Hz et une précision de 200 picoteslas. Ce contrat fait suite à une collaboration antérieure, durant laquelle SBQuantum a conçu un magnétomètre répondant aux exigences spécifiques de l'ESA.

De plus, ce partenariat tire parti de l'expérience acquise par SBQuantum lors du « MagQuest Challenge », où l'entreprise est l'un des trois finalistes. Ce concours, organisé par la National Geospatial-Intelligence Agency (NGA), aux États-Unis, a pour but d'identifier des technologies innovantes, capables de surveiller le champ magnétique terrestre et ses variations pendant les décennies à venir.

Des possibilités inédites 

Le potentiel des magnétomètres quantiques s'étend bien au-delà de l'observation terrestre, englobant des applications essentielles telles que la mesure du champ magnétique terrestre, la prédiction des tremblements de terre, la surveillance des mouvements sismiques et des courants marins, l'analyse de l'ionosphère, ainsi que la cartographie des ressources minérales.

Cette technologie révolutionnaire pourrait également être utilisée dans le domaine de l'exploration, sur la Lune ou sur Mars et des astéroïdes, que ce soit pour le contrôle de l'attitude et le guidage de rovers, ou pour la cartographie des ressources sur la Lune. Cela souligne l'importance stratégique de ces capteurs pour les missions spatiales futures, de sorte que leur adoption pourrait transformer radicalement notre approche de l'exploration planétaire et l'observation de la Terre.

La parole à David Roy-Guay, P.-D.G. et fondateur de SBQuantum :

Futura : Quelles sont les innovations spécifiques qui ont conduit à l'amélioration de la sensibilité et de la précision de votre nouveau prototype de magnétomètre ?

David Roy-Guay : Les innovations en développement incluent la collecte plus efficace de la lumière rouge émise par le diamant, la réduction du bruit des circuits électroniques ainsi qu'une nouvelle méthode d'opération du magnétomètre pour diminuer les dérives temporelles. De plus, le format passera d'une coque à deux sous-systèmes, éloignant les sources de bruit magnétique.

David Roy-Guay : SBQuantum évalue actuellement quelques applications d'intérêt pour l'observation terrestre. Entre autres, la prédiction de tremblements de Terre et la surveillance des courants marins du Gulf Stream, qui pourrait être modifié par le réchauffement planétaire, font partie des cas d'usage. Finalement, les mesures ionosphériques pourront affiner notre compréhension de l'interaction des tempêtes solaires avec le champ terrestre, qui demeure encore très difficile à modéliser, alors qu'il peut impacter les communications GPS et radio.

Futura : Quels sont vos plans pour le développement futur de cette technologie ? Envisagez-vous d'intégrer d'autres capacités ou de répondre à d'autres besoins spécifiques des agences spatiales ou d'autres clients ?

David Roy-Guay : Dans le futur, nous désirons améliorer la couverture des cartes magnétiques dans l'Arctique, qui pose certains challenges au niveau de la navigation sans GPS. Les missions multi-satellites seront très pertinentes à l'avenir pour cartographier avec précision les contributions du champ du cœur, de la croûte terrestre et l'ionosphère.

Futura : Quels défis ou risques anticipez-vous dans le développement et la mise en œuvre de ce nouveau prototype, et comment comptez-vous les gérer ?

David Roy-Guay : Comme nous intégrons plusieurs nouvelles briques technologiques, tant au niveau des séquences de pulse quantique que de l'électronique, le niveau de risque est élevé. Nous avons identifié les principaux risques et adopté une approche itérative de développement de circuits de tests unitaires, afin de rapidement identifier quelles sont les limites de performance. Ainsi, nous pouvons mieux estimer le temps et les ressources nécessaires pour atteindre les performances attendues.

Futura : Quels sont les projets ou missions – actuels ou prévus – qui utilisent vos capteurs pour le contrôle d'attitude et de guidage de rovers sur d'autres planètes ?

David Roy-Guay : Nos capteurs sont en cours d'intégration dans une plateforme cubesat de Spire Global dans le cadre du concours MagQuest, qui vise la maintenance du modèle de champ magnétique planétaire. Ces données seront utilisées dans tous les compas électroniques et guideront les plateformes autonomes sur Terre. Le guidage à partir des champs magnétiques serait possible sur Mars, qui possède un champ dans sa croûte. Cependant, c'est une application qui ne sera possible que dans plusieurs années, lorsque des satellites auront cartographié avec précision le champ martien.

Futura : Avez-vous des collaborations ou des projets en cours relatifs à la cartographie des ressources minérales sur la Lune ? Quelles données ou informations espérez-vous recueillir grâce à cette technologie ?

David Roy-Guay : Pas pour l'instant, mais le potentiel est là. Nos magnétomètres vectoriels à haute précision pourraient cartographier le contenu minéral ferromagnétique, comme la magnétite ainsi que les structures géologiques hébergeant des minerais critiques.

Futura : Quels sont les défis logistiques que vous rencontrez pour l'intégration de vos capteurs sur des petits satellites cubiques ? Comment gérez-vous le processus de lancement ?

David Roy-Guay : La proximité des contaminants magnétiques, par exemple les capteurs d'étoiles ou les batteries, sont un défi pour la production de cartes magnétiques à une échelle globale. Nous avons mis au point une méthode améliorée par l'apprentissage machine qui utilise un réseau de capteurs magnétiques et thermomètres. Après une calibration initiale, nous pouvons fournir des données de haute fidélité malgré la présence de contaminants.

Pour le lancement, nous avons la chance de collaborer avec Spire, qui a l'expérience du lancement de plus de 200 satellites. Nous bénéficions de l'offre élargie de lancement en mode « rideshare » pour rapidement déployer notre premier satellite en orbite basse. Ceci permettra dans le futur de lancer plusieurs satellites additionnels pour améliorer la précision des modèles, ainsi que remplacer les satellites d'orbite basse tous les deux à trois ans.