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Note historique sur le projet Eole

   
 


Pierre Morel

University of Maryland, Baltimore County, USA

 

Il y a trois ans, je profitais de mon séjour aux Etats-Unis pour demander au Goddard Distributed Active Archive Center de la NASA une copie des mesures effectuées par le satellite EOLE au cours d'une expérience d'envergure planétaire qui mettait en oeuvre plusieurs centaines de ballons météorologiques flottant à un niveau constant de l'atmosphère et circulant pendant des mois autour de la Terre.
Quelques jours plus tard, la réponse - choquante - arrivait sur mon bureau à NASA Headquarters: deux minuscules disquettes souples représentant la somme totale des observations pour lesquelles les ingénieurs du CNES, mes partenaires scientifiques et moi-même avions travaillé pendant sept ans.
Que d'ingéniosité technique et quels efforts industriels dépensés pour quelques millions d'octets!  Le contraste ne pouvait être plus grand avec les systèmes d'observation de la Terre actuels, qui déversent couramment des milliers de milliards d'octets par jour! 
Il est vrai que chaque point de mesure de l'expérience EOLE avait une véritable signification scientifique…

Le contexte historique

L’idée d’utiliser des ballons en vol horizontal pour effectuer des observations atmosphériques à longue distance remonte bien avant le projet EOLE. 
Dès 1936, le fameux Professeur Piccard avait déjà envisagé l'usage de ballons à plafond constant pour combler les lacunes du réseau d'observation météorologique. 
Plus tard, pendant la seconde guerre mondiale, les ingénieurs japonais réalisèrent des progrès remarquables pour transformer ce type d’aérostat en véhicule à longue portée capable d'atteindre les côtes américaines.  Dans les six derniers mois de la guerre, les militaires nippons lancèrent plus de 9000 ballons en papier huilé, flottant entre 10 et 12 km d'altitude et programmés pour larguer une petite bombe incendiaire en fin de parcours.  Il apparaît que 10% au moins de ces ballons atteignirent effectivement le territoire des Etats-Unis (sans conséquences militaires notables en raison de la faiblesse de leur armement et de la distribution totalement aléatoire des impacts).

L'échec militaire des ballons plafonnants ne diminuait en rien leur intérêt en tant que véhicules scientifiques pour étudier in situ la circulation atmosphérique.  Cet intérêt n'échappait pas aux météorologistes américains: bientôt la marine et l'armée de l'air subventionnaient des projets concurrents pour exploiter cet outil scientifique (suivant le principe selon lequel tout ce qui vole concerne l'U.S. Air Force, et tout ce qui se passe sur les océans est l'affaire de l'U.S. Navy). 
Le plus sérieux de ces efforts fût le programme Transosonde de la marine (Anderson et Mastenbrook, 1956).  Les premiers vols Transosonde, lancés par l'Université du Minnesota et localisés par le réseau radio-goniométrique de la Federal Communication Commission, furent suivis en vol pendant 4-5 jours avant de retomber finalement au sol.  Plusieurs d'entre eux traversèrent même l'océan Atlantique pour atteindre l'Espagne ou l'Afrique.  En fin 1958, la marine entreprenait une série de vols systématiques à partir d'un site de lancement au Japon, mais devait bientôt interrompre le programme en raison de la croissance du trafic aérien à haute altitude au-dessus du Pacifique (Mastenbrook, 1962).  Comme son précurseur japonais, le programme Transosonde mettait en oeuvre des engins relativement lourds, un ballon de 12 m de diamètre emportant une nacelle de 300 kg à l'altitude de 9000 m, la majeure partie de la masse étant constituée par le lest (pour rester en l'air, l'aérostat devait s'alléger de 20% de sa masse par jour).  Il est évident qu'une telle masse concentrée dans une nacelle relativement compacte constituait un danger significatif pour la circulation aérienne et l'élévation progressive du plafond des avions commerciaux rendait inacceptable le déploiement de ces ballons sans pilote.  

Toutefois, deux ingénieurs du Air Force Cambridge Research Laboratory (AFCRL) à Bedford, dans le Massachusetts, avaient déjà imaginé un palliatif: remplacer les aérostats classiques (ballons à pression ambiante communiquant avec l'atmosphère) par des ballons étanches et capable de supporter une surpression interne suffisante pour compenser la contraction du gaz aérostatique pendant la nuit.  Ils formulaient dans la foulée la vision d'un système mondial d'observation météorologique, fondé sur l'utilisation de ballons surpressurisés en mylar (le matériau plastique inextensible utilisé pour les bandes magnétiques) porteurs d'instruments et de circuits électroniques ultra-légers distribués sur la peau des ballons eux-mêmes (Haig et Lally, 1958; Lally, 1960).  Comme il se doit, l'idée était présentée sous un nom imagé: Global Horizontal Sounding Technique (GHOST).  Ce nouveau système de sondage horizontal à vocation globale aurait comporté une flottille de 2000 ballons flottant à différentes niveaux de l'atmosphère (entre 500 et 10 millibar) et constamment renouvelés par une trentaine de lancements quotidiens à partir de plusieurs sites répartis dans l'Hemisphère Nord.  La construction de satellites de navigation ad hoc était proposée pour suivre les trajectoires de ces ballons autour de la Terre et relayer leurs mesures météorologiques.

Cet audacieux projet recevait d'emblée un écho favorable de la part des scientifiques américains, particulièrement la communauté naissante des dynamiciens de l'atmosphère qui construisaient les premiers modèles numériques pour la prévision du temps à l'échelle planétaire.  Ces derniers voyaient dans GHOST le moyen d’obtenir les observations globales nécessaires pour "initialiser" leurs modèles de la circulation générale de l'atmosphère. 


Vincent Lally

Fort de ce soutien, Vincent Lally proposait le projet GHOST à la NASA et au U.S. Weather Bureau comme candidat au programme de développement des systèmes d'observation météorologiques du futur.  En parallèle, les ingénieurs du Goddard Space Flight Center mettaient au point le Global Interrogation, Recording, and Location System (GIRLS) destiné à être embarqué sur les satellites expérimentaux Nimbus.  Mais, même à cette époque héroïque de la recherche spatiale, l'acronyme était jugé trop provocant et les auteurs du projet furent sommés par la direction de la NASA d'abandonner le "global", de sorte que le premier système spatial de localisation et collecte de données fût développé sous le nom de IRLS.         

Le projet GHOST, issue des racines expérimentales de la météorologie de terrain, se heurtait aux  projets concurrents avancés par les astrophysiciens et spectroscopistes qui peuplaient les laboratoires de la NASA.  Ces derniers promettaient un diagnostic quantitatif de l'état de l'atmosphère déduit de l'analyse spectrale du rayonnement tellurique émis dans l’espace.  Ce débat entre observation à distance (remote sensing) et mesures locales (in situ) n'est pas résolu de nos jours; il y a encore des professeurs à l’Université de Harvard qui pensent pouvoir déduire de l'analyse du rayonnement tellurique tous ce que nous pouvons souhaiter connaître du climat de la Terre.  Quoi qu'il en soit, ce premier affrontement entre les concepts concurrents de mesures locales ou à distance devait être arbitré (par les "experts" du Weather Bureau) à l'avantage des physiciens.  La NASA s'engageait dès le début des années 60, dans le développement exclusif de divers "sondeurs atmosphériques" et abandonnait la collecte globale d'observations atmosphériques in situ.