TRISHNA project : collect images of the Earth’s surface in the thermal infrared

In recent years, global warming has greatly intensified, causing several changes such as :

• A rise in sea level and ocean temperature
• Increased precipitation and storms (rain and hail)
• An increase in droughts
• An increase in minimum and maximum temperatures with a risk of exceeding +4°C by 2100
• A retreat of the Arctic sea ice and snow cover
• …

It’s therefore necessary to find solutions as soon as possible to reduce the consequences of global warming on the planet and this begins with the study of the earth’s temperatures. The temperature is an indicator of the energy balance of all kinds of land surfaces.

This is the objective of the TRISHNA project. Born from a Franco-Indian partnership, its goal is to collect images of the Earth’s surface in the thermal infrared with an unequalled resolution and revisit frequency.

This project is built around several important dates :

• June 4, 2020: Start of the instrument development activities
• End of 2024: Launch of the instrument
• Mid 2025: Transition to the operational phase

Every eight days, the satellite flies over the same point with the same viewing angle. The payload carried by the platform consists of the following instruments :

–> The TIR instrument (thermal infrared)

Developed by the CNES, this telescope contains 4 cameras in the thermal infra-red. They will measure the surface temperatures of the Earth.

The IRT instrument is based on a scanner concept (swath +/-34°) and on a scanning mechanism that continuously rotates the mirror of the entrance plane so that the optical field of view of the telescope scans the entire swath on what is called the basic repetition cycle.

The detector and filters are cooled to 60K by two LPT6510 cryocoolers in hot redundancy via a cold thermal link.

This cold optical assembly is thermally isolated from the rest of the instrument by a cryostat using additive layer manufacturing (ALM) technology.

–> The VNIR-SWIR instrument

Developed by ISRO, this instrument of 6 cameras in the visible/SWIR allows to identify the type of crop and its state.

A project made possible thanks to Absolut System’s cryogenics know-how

This project is possible thanks to Absolut System’s know-how in cryogenics. The company brings its cryogenic expertise with the supply of :

• A Thermal Link Assembly (TLA) integrated in the cryostat.
  • Based on IASI and METIMAGE experience
  • Integrating numerous innovations to meet customer needs
• Two LPT6510 developed in partnership with Thales Cryogenics.

Its application areas 

Several areas of measurement applications arise from this project such as :

• Water stress in ecosystems and water management

It will be possible to monitor the evolution of water stress in the vegetation cover over the entire globe.

• Hydrology in coastal and continental areas

This project will provide a state of the marine ecosystems: level of fishery resources, quality of sea water and continental waters, monitoring of rivers and lakes.

• Urban heat islands

In an urban environment, the development of neighborhoods and human activities generate microclimates that can affect the quality of life and health of city dwellers. Trishna’s measurements will allow us to understand the effect of vegetation and help us make choices during construction.

• Cryosphere and atmosphere

Cryosphere : At high latitudes and altitudes, access to surface temperatures will improve understanding of climate change on snow, polar caps, glaciers and permafrost. In the high mountains, monitoring the water cycle via glaciers, snow and lakes offers the potential for better management of the basins they feed.

Atmosphere : The energy balance of clouds is a key component of the Earth’s global radiation balance. As such, Trishna’s thermal measurements will contribute to refine our knowledge on the ongoing climate change.

 

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Ces dernières années, le réchauffement climatique s’est fortement intensifié, provoquant plusieurs changements comme :

• Une hausse du niveau de la mer et de la température des océans
• Une intensification des précipitations et des tempêtes (pluie et grêle)
• Un accroissement des sécheresses
• Une hausse des températures minimales et maximales avec un risque de dépasser +4°C d’ici 2100
• Un recul de la glace de la mer Arctique et de la couverture neigeuse 
• …

Il faut donc trouver des solutions au plus vite pour permettre de réduire les conséquences du réchauffement climatique sur la planète et cela commence par l’étude des températures terrestres. La température est un indicateur du bilan d’énergie des surfaces terrestres de toutes sortes.

C’est l’objectif du projet TRISHNA. Née d’un partenariat franco-indien, son but est de recueillir des images de la surface terrestre dans l’infrarouge thermique avec une résolution et une fréquence de revisite inégalées.

Ce projet s’articule autour de plusieurs dates importantes :

• 4 juin 2020 : Démarrage des activités de développement de l’instrument
• Fin 2024 : Lancement de l’instrument
• Mi 2025 : Passage en phase d’exploitation

Tous les huit jours, le satellite survole le même point avec le même angle de vue. La charge utile transportée par la plateforme est composée des instruments suivants :

–> L’instrument IRT (infra rouge thermique)

Développé par le CNES, ce télescope contient 4 caméras dans l’infra-rouge thermique. Elles mesureront les températures de surface de la Terre.

L’instrument IRT est basé sur un concept de scanner (fauchée +/-34°) et un mécanisme de balayage qui fait tourner en continu le miroir du plan d’entrée de sorte que le champ de vision optique du télescope balaye toute la fauchée sur ce que l’on appelle cycle de répétition de base.

Le détecteur et les filtres sont refroidis à 60K par deux cryocoolers LPT6510 en redondance à chaud via une liaison thermique froide.

Cet ensemble optique froid est isolé thermiquement du reste de l’instrument par un cryostat utilisant la technologie de fabrication de couches additives (ALM).

–> L’instrument VNIR/SWIR

Développé par l’ISRO, cet instrument de 6 caméras dans le visible/SWIR permettent d’identifier le type d’assolement et son état.

Un projet possible grâce au savoir-faire en cryogénie d’Absolut System

Ce projet est possible grâce au savoir-faire en cryogénie d’Absolut System. L’entreprise apporte son expertise cryogénique avec la fourniture :

• D’un lien thermique (Thermal Link Assembly) (TLA) intégré dans le cryostat.
  • Basé sur l’expérience IASI et METIMAGE
  • Intégrant de nombreuses innovations pour répondre aux besoins clients
• De deux LPT6510 développés en partenariat avec Thales Cryogenics.

Ses domaines d’applications

Plusieurs domaines d’applications de mesure découlent de ce projet comme :

• Le stress hydrique des écosystèmes et la gestion de l’eau

Il sera possible de suivre l’évolution du stress hydrique du couvert végétal sur l’ensemble du globe.

• Hydrologie en zones littorales et continentales

Ce projet permettra de faire un état des écosystèmes marins : niveau des ressources halieutiques, qualité de l’eau de mer et des eaux continentales, surveillance des rivières et lacs.

• Ilots de chaleur urbains

En milieu urbain, l’aménagement des quartiers et les activités humaines génèrent des microclimats susceptibles d’affecter la qualité de vie et la santé des citadins. Les mesures de Trishna permettront de saisir l’effet d’une végétalisation et d’aider aux choix lors des constructions.

• Cryosphère et atmosphère

Cryosphère : Aux hautes latitudes et aux altitudes élevées, l’accès aux températures de surface amélioreront la compréhension du changement climatique sur la neige, les calottes polaires, les glaciers et le permafrost. En haute montagne, surveiller le cycle de l’eau via les glaciers, les neiges et les lacs offre la possibilité d’une meilleure gestion des bassins qu’ils alimentent.

Atmosphère : Le bilan énergétique des nuages est un poste clé du bilan radiatif global de la Terre. À ce titre, les mesures thermiques de Trishna contribueront à affiner nos connaissances sur le changement climatique en cours.