Développement d'un spectrophoto-goniomètre pour l'étude de la réflectance bidirectionnelle de surfaces géophysiques : application au soufre et perspectives pour le satellite Io

L'experience de spectrophoto-goniometrie concue au LPG pour mesurer la reflectance bidirectionnelle (BRDF) de surfaces geophysiques granulaires et compactes poursuit trois objectifs: (1) ameliorer la modelisation du transfert radiatif et valider les modeles de BRDF (2) analyser rigoureusement les observations par teledetection des surfaces terrestre et planetaires (3) constituer une base de donnees de BRDFs disponible pour la communaute planetologique. Au cours de cette these, ce systeme opto-mecanique, qui couvre les gammes UV-Vis-NIR (0. 3-5 [mu]m) selon un large eventail de configurations bidirectionnelles, a fait l'objet de nombreux tests et developpements. Tout d'abord pour quantifier et limiter l'impact photometrique d'imperfections (dont l'inhomogeneite de l'eclairement), des derives temporelles liees aux fluctuations de temperature et de divers phenomenes non reproductibles. Ensuite pour piloter, via un logiciel, les sequences d'acquisition en fonction d'options spectrales et geometriques dees par l'utilisateur. Afin de disposer de donnees exploitables, une procedure originale d'etalonnage photometrique a par ailleurs ete formalisees puis concretisee par l'obtention de la BRDF d'une surface de reference en Spectralon. L'etalonnage spectral a lui beneficie de diverses techniques:cible de reference, cellule a gaz et spectrometrie a transformee de Fourier. Une fois operationnel, le spectrophoto-goniometre a permis d'etudier la BRDF du soufre et sa sensibilite a quelques phenomenes physiques propres aux environnements planetaires (sublimation, frittage, condensation). Le comportement retrodiffusant de certains echantillons, une caracteristique des surfaces planetaires non reproduite par les modeles, constitue a cet egard un resultat marquant. De telles experiences prefigurent l'extraction des proprietes texturales et photometriques du soufre suspecte a la surface du satellite jovien Io. La methode retenue pour y parvenir est exposee.