Les vernis pour la recherche spatiale

UN PROJET AVEC CNR ET ESA
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En

2023

l’Agence spatiale européenne va lancer en orbite Flex.
Le satellite va communiquer avec une finition,
créée au sein des laboratoires Renner,
afin de surveiller l’état de santé
de la vie végétale dans le monde.

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our le cinquantième anniversaire de l’atterrissage sur la Lune, la huitième mission de ESA, Earth Explorer, engage Renner Italia et le Conseil national italien de la recherche (CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche).

Flex, acronyme de Fluorescence Explorer, est le satellite de ESA qui sera lancé en orbite en 2023 pour surveiller la santé des forêts. Il sera équipé d’un outil capable de classer la fluorescence de la vie végétale dans le domaine spectral entre 500 et 880 nanomètres, en détectant la lumière émise par les plantes. Flex va contrôler systématiquement le pâle éclat rougeâtre émis par les plantes lors de la photosynthèse, à 815 km de la Terre. La fluorescence des plantes, invisible à l’œil humain, est un outil de diagnostic extraordinaire, capable de calculer l’activité de la photosynthèse des systèmes terrestres et de diagnostiquer le stress de la vie des plantes.

Changements globaux

Les émissions de gaz à effet de serre provoquent un changement climatique rapide. Mais ce n’est pas le seul facteur de changement. Selon Fao, depuis 1990 jusqu’aujourd’hui nous avons détruit 130 millions d’hectares de forêts. Une surface immense : comparable avec l’Afrique du Sud. C’est à dire quatre fois la surface de l’Italie. Une plus grande quantité de zones est transformée en culture.

La situation doit être gardée en observation. Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, l’atmosphère va se réchauffer de manière significative. Une augmentation considérable du niveau de la mer et une grave crise de sécheresse vont se produire.

En 2050, la population mondiale atteindra 9/11 milliards d’individus, au lieu des 7,7 milliards actuels, avec des répercussions inévitables sur les ressources naturelles. La Banque mondiale estime que la demande de produits alimentaires augmentera de 50 à 100%. La croissance de la population va affecter la demande d’eau, qui va doubler, et d’énergie, qui va même tripler.

Il est temps de s’arrêter et d’adhérer aux principes de la bio économie, qui se base sur l’utilisation durable des matières premières.

Un indicateur fiable de la photosynthèse soutiendra la bonne gestion des ressources naturelles et, en particulier, de l’agriculture. Flex est né pour cela.

La photosynthèse
et la vie sur Terre

La photosynthèse est le processus permettant de préserver la vie sur Terre. Au moyen de l’énergie du soleil, elle recycle un déchet (CO2) pour produire l’oxygène que nous respirons, la nourriture que nous mangeons et une quantité énorme de matériaux que nous utilisons en permanence, tels que le bois et les fibres textiles.

Compte tenu du rôle joué par la photosynthèse pour la vie sur Terre, Flex a une mission extrêmement importante. La photosynthèse est le processus biochimique de production primaire de composés organiques à partir de substances inorganiques.

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Flex satellitesurveillel'état de santé des forêts

Les plantes utilisent la lumière du soleil comme source d’énergie pour pousser et se reproduire. Mais le rayonnement absorbé est souvent excessif et doit être dispersé. Les systèmes de photosynthèse le dispersent en partie sous forme de lumière à des longueurs d’onde comprises entre 640 et 800 nanomètres. Nous sommes à la frontière entre le rouge et le proche infrarouge. Détecter ce signal lumineux permet d’analyser en temps réel l’efficacité du processus biochimique et les conditions physiques des plantes. Et ceci est l’objectif du spectromètre dont Flex est équipé.

Par exemple, en période de sécheresse, le stress de la plante apparaît avec une réduction du signal de fluorescence, ce qui permet d’estimer prématurément les manques d’eau potentiels.

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Le rôle du CNR
et l’engagement
de Renner Italia

Pour que Flex maintienne la précision de ses mesures, le spectromètre embarqué doit comparer la fluorescence variable de la chlorophylle à celle de l’émetteur à signal constant et connu.

Le satellite doit détecter l’émission d’une surface artificielle présentant des caractéristiques spectrales similaires à celles de la réflectivité et de la fluorescence de la chlorophylle.

Le laboratoire Renner a créé un système de vernissage qui permet de maintenir l’émission d’une molécule luminescente sélectionnée avec précision inchangée, avec un signal similaire à celui des plantes, comme a indiqué le chercheur du CNR. Renner a également fourni la surface sur laquelle le vernis a été appliqué.

«L’émission entre le rouge et l’infrarouge du vernis – explique Nicola Armaroli du CNR – reproduit essentiellement le comportement des plantes. Nous avons terminé le test sur une surface de 100 m² dans la région de Grosseto. Les scans ont été effectués par un avion de recherche (CzechGlobe, République tchèque), équipé de spectromètres, conçu pour ce but. Mais, lorsque le satellite FLEX entrera en orbite, en 2023, nous pourrions avoir besoin de surfaces vernies de plus d’un kilomètre carré.»

«La dimension sur le terrain concernait de nombreuses caractéristiques optiques de la végétation et va mieux expliquer la potentialité des dimensions de la fluorescence des plantes – a ajouté Lorenzo Genesio du CNR – Ces dimensions sont le résultat du travail d’une équipe internationale, que nous avons coordonnée et est formée par des chercheurs du Centre de Recherche Allemand de Julich, de l’Université Bicocca de Milan et de la Fondation Climat et Durabilité, soutenus par une équipe de l’Université de Zurich».

«Mettre la chimie des vernis au service des projets Esa et Cnr est une source de satisfaction pour les chercheurs de Renner – a commenté le directeur du laboratoire de Renner Italia, Luigi Benni. L’engagement pour l’environnement est l’une des priorités de notre recherche».

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Les huit satellites
Earth Explorer
pour le soin de la planète

Flex est la dernière mission scientifique ESA ayant pour objectif l’observance de la Terre. On peut déjà trouver en orbite:

Goce