Après des décennies de travail, des capteurs infrarouges de dernière génération conçus à Québec se sont envolés vers l’espace la semaine dernière. Cet équipement de pointe servira non seulement 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, précise Patrice Topart, directeur de l'unité d'affaires, défense, sécurité et aérospatiale à l'Institut national d'optique (INO), en montrant fièrement 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, aux entreprises et aux gouvernements.

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

Ouvrir en mode plein écran

Des données sur la Terre plus précises et précieuses

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, explique Patrice Topart à titre d'exemple.

Ça permet aussi de mesurer la température de la Terre et la température de la mer, donc de mieux [prévoir] certains événements climatiques, poursuit-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 d'assaut, des êtres humains [dans une zone], puisqu’en fait, le corps humain et les moteurs rayonnent, précise le directeur en citant l'exemple de l'Arctique comme territoire où cette technologie peut s’avérer fort utile.

Ouvrir en mode plein écran

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, 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.

Ouvrir en mode plein écran

Chaque personne qui y entre doit porter une combinaison et un masque, parce qu’un seul poil ou un seul cheveu 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 passent environ six mois dans ce laboratoire. Ils sont fabriqués à partir de 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 si on développerait une photo, ce polymère est exposé à la lumière, créant ainsi des circuits et des dessins précis. Cette étape est répétée plusieurs fois afin d'obtenir le résultat final : une technologie qui porte aussi le nom de bolomètre non refroidi.

L'objectif consiste à construire de 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 produire une image à très haute résolution une fois le capteur combiné à une lentille, ajoute-t-il.

Ouvrir en mode plein écran

Le défi : les capteurs et le reste du matériel électronique doivent être résistants aux fortes vibrations ressenties durant le lancement dans l'espace. 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 présente des avantages pour l’étude du territoire.

On parle non seulement 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 M. Lasserre, qui enseigne au département de géographie de l’Université Laval et qui 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.

Ouvrir en mode plein écran

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

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

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 leur conception depuis les années 1990.

Pour toute l'équipe, c'est sûr que c'est un grand accomplissement. On est super contents. On a suivi le lancement avec attention, affirme 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.

Ouvrir en mode plein écran