Résumé des objectifs:
Mes tâches de service s'inscrivent dans le cadre de la conception et
du suivi de construction de systèmes de collecte et d'analyse pour
les grands observatoires spatiaux. Plus spécifiquement, mes objectifs
sont de:
Préserver et valoriser les données spatiales spectrophotométriques
existantes et à venir;
fournir les outils de traitement et les bases de données de référence
pour l'interprétation; favoriser les contacts entre communautés
impliquées dans l'étude des surfaces (astronomie, spectroscopie,
minéralogie, géologie, géomorphologie,...)
Structure:
L'équipe système solaire de l'IAS est fortement impliquée dans de nombreuses expériences spatiales concernant l'étude des surfaces par spectro-imagerie infrarouge.
Ces participations diverses appellent une organisation des ressources, qui passe par un Centre de Données Planétaires (CDP) dont la mise en place vient de débuter à l'IAS.
Si le CDP servira de support aux expériences qui relèvent de la
compétence scientifique de l'IAS, il s'intègre dans le projet
multi-site national de Centre de Donnée des Surfaces
Planétaires (CDSP) dont l'architecture est en cours. L'objectif à terme
est donc de favoriser les contacts pluridisciplinaires, notamment en
rapprochant les communautés de spectroscopie (spatiale et laboratoire)
et minéralogie. L'ensemble de mes tâches de service participent
au développement du CDP.
Missions spatiales et principaux instruments concernées:
Mars Express - Spectro-imageur OMEGA - 2003/05
Rosetta - Spectro-imageur VIRTIS - 2005/12
Smart-1 - Spectro-imageur SI - 2003/04
Bepi-Colombo - Spectro-imageur IMS - 2009/10
Contexte:
Je détaille ci-dessous le contexte de mes tâches de service actuelle et à venir.
Le programme des missions spatiales planétaires est très soutenu
à partir de 2003 (Mars express, Rosetta, Smart-1, BepiColombo, Mars
sample return). Chacune de ces missions dispose d'un
spectro-imageur visible et proche-infrarouge qui collectera des données
spectro-imagerie d'une quantité et d'une qualité inégalées.
Le premier problème consiste à définir les plannings d'observations
des missions. Ceci a été réalisé pour l'instrument OMEGA ce qui
a conduit à définir plusieurs milliers de sites à observer sur
la surface de Mars. Cette étape s'est faite en coordination avec plusieurs
groupes dont la DLR (Berlin) responsable de la caméra Mars-Express/HRSC dont je
suis Co-I.
Un second problème de base de ce type de mission est lié principalement
à la quantité d'information à traiter. Un exemple: le
spectro-imageur OMEGA de Mars-Express fournira une quantité de données
journalières de l'ordre du jeu de données complet du spectro-imageur de
Phobos-2 ISM, et ce pendant une durée nominale de 2 ans...
Si la gestion des données de Cassini est principalement
sous la responsabilité américaine, il n'en est pas de même pour les
autres missions spatiales citées ci-dessus.
La gestion de cette quantité formidable de données
nécessite d'une part, d'élaborer une chaîne de traitement et
d'interprétation des données spécifiques à chaque instrument,
et d'autre part, de maintenir à jour en
permanence un catalogue des observations effectuées.
Il est donc très urgent de développer des outils de
réduction des données spectrophotométriques des différentes
missions spatiales, et de mettre à disposition de la communauté
scientifique ces matériels et ces logiciels, l'enjeu étant
de permettre un dépouillement automatique des observations.
La gestion de la base de données se fait par le
CDP de l'IAS qui a bénéficié d'un financement CNES
pour la mise en route de la base de données (moyens informatiques
et CDD d'un technicien). L'ensemble de ce travail permettra
d'optimiser le retour scientifique des missions spatiales.
Programme:
J'effectue ces tâches de service dans l'équipe IAS pleinement impliquée dans les différents instruments mentionés précédemment en tant que PI ou Co-I. Actuellement, je me concentre sur l'expérience OMEGA de Mars Express qui sera véritablement l'expérience pilote. Puis viendra Rosetta (VIRTIS) Smart-1 (SIR) et Bepi-Colombo (IMS).
Le but de mes tâches de
service est de définir les méthodes de traitement et tests sur les
données d'étalonnage avec pour objectifs: la recherche automatique
de signatures spectrales, classifications sur critères spectraux, analyse
et comparaison avec des spectres de référence (laboratoire, autres missions,..). Enfin, l'implémentation
de ces différents outils algorithmiques sous forme de librairie logicielle
(IDL et modules ENVI) permettra à la communauté de sélectioner et
traiter les données. Plus spécifiquement, la
méthodologie sera la suivante:
- Compensation des effets autres que minéralogique ou glacé. Ceci
concerne les effets photométriques de surface dus aux
conditions d'observation
très variables et/ou les effets atmosphériques dus à l'absorption et la
diffusion atmosphériques. J'implémenterai mes outils numériques que j'ai
développés dans le cadre des analyses photométriques (Voir paragraphe II.2 du programme de recherche). Il est possible que le choix du modèle
photométrique à appliquer dépendra du jeu de données considérées.
Dans le cas d'OMEGA, une partie de l'élaboration de la
chaîne de traitement
se fait en collaboration avec le LESIA qui a développe actuellement
un modèle d'atmosphère de Mars (Lellouch, PSS, 48, 12).
- Fusion de données. Le résultat des observations se présentera en
général sous la forme de mosaïques. Cette étape consistera
à regrouper les différents jeux de données pour créer une
cartographie la plus complète de l'objet étudié, et ce
à différentes résolutions spatiales. A ce niveau, le scientifique
qui souhaite utiliser les données pour une étude de son choix
devra pouvoir sélectionner la région et/ou la
résolution spatiale qu'il désire.
- Analyse statistique d'ensemble des spectres avec pour objectif la mise
en évidence des phénomènes les plus importants. Ceci consiste à
réaliser de regroupements et à classifier les spectres sur la
base de propriétés qui peuvent être spectrales, spatiales ou autre.
Ceci dépendra bien évidemment du type d'analyse que l'astronome
voudra faire. Par exemple, pour des analyses globales, il faudra
traiter les données qui auront auparavant été dégradées
spatialement lors de l'étape précédente ``Fusion de données".
Différents critères sélectifs devront être proposés tels
que les signatures spectrales, la couleur, la brillance,...
Il existe différentes méthodes et logiciels d'analyse: ACP,
Gmode, SOM, ENVI, ISIS. Le point délicat est qu'il faudra être capable
de fournir à la fois des unités régulières sans perdre les groupes
atypiques. Ces logiciels et ces méthodes sont actuellement en cours de tests.
- Analyse des signatures des unités spectrales et comparaison avec des données
spectrales de laboratoire et/ou d'autres jeux de données. Cette étape
est majeure. Une fois que l'on
a extrait les spectres qui correspondent aux différents critères
choisis par le scientifique, il devra avoir la possibilité d'analyser
les données soit à partir d'un modèle spectrophotométrique, soit
en les comparant avec des données en laboratoire. Cette étape et un
exemple d'application sont présentées dans 2 papiers (Poulet and Erard,
2003, submitted to GRL; Poulet et al., submitted to JGR).
La seconde analyse possible qui est de comparer avec des données en laboratoire
peut être réalisée en regroupant des bases de données, puis d'utiliser
une interface telle que ENVI pour effectuer la comparaison.
- Croisement avec d'autres jeux de données. Il devra être possible ensuite
de pouvoir croiser les données spectrophotométriques avec les
instruments montées sur la même sonde (en particulier, le
système d'imagerie).
Dans le cas de Mars, une comparaison avec des données provenant d'autres
sondes spatiales (Mars Global Surveyor, Phobos-2,...) devra être
envisagée.
Toutes ces étapes devront être montées en ``pipe-line" ce qui
facilitera l'interprétation en terme de composition et d'état de
surface et donc d'évolution (rayonnement, altération, pollution
météoritique,...). À terme, ces outils pourront être insérés
dans le CDP de l'IAS.
Le CDP étant un futur élément du CDSP, il y aura
au final homogénéisation des méthodes de catalogages des données et
un système commun de consultation en ligne des archives des différents
instruments et des différents sources spectrales (en particulier
données de laboratoire provenant de l'IAS et du LPG).
Diffusion de la culture et de l'information scientifique
F. POULET 2000. Saturn: Rings. In Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics. MacMillan Publishers. pp. 2371-2378.
F. POULET 2000. Jupiter: Rings. In Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics. MacMillan Publishers. pp. 1351-1354
I. MOSQUEIRA AND F. POULET 2000. Neptune : Rings. In Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics. MacMillan Publishers. pp. 1806-1808
SICARDY B. AND F. POULET 1996. Jeux de lumière dans les anneaux de Saturne.
La Recherche 25, 34-37.
Fête de la science 1996,2002
Implication dans l'enseignement
2002/03: Astronome Adjoint Travaux Pratiques Interfèrométrie, DESS Outils et Systèmes de l'Astronomie et de l'Espace Travaux dirigés de Mathématiques, DEUG Suivi stagiaires Licence
1998/99: ATER plein Temps - Université Paris XII Travaux Pratiques et Dirigés de Mathématiques, DEUG MASS
1997/98: Monitorat - Université Paris XII Travaux pratiques de Mathématiques, DEUG MASS
1996/97: Monitorat - Université Paris XII Travaux dirigés de Mathématiques, DEUG MASS
1995/96: Monitorat - Université Paris XII Travaux dirigés de Mathématiques, DEUG MASS