thumb|L'instrument ETM+ de Landsat 7. thumb|Une image satellite en fausses couleurs de Calcutta (Inde) prise par Landsat 7.
Le programme Landsat est le premier programme spatial d'observation de la Terre destiné à des fins civiles. Il est développé au milieu des années 1960 par l'agence spatiale américaine, la NASA à l'instigation de l'Institut des études géologiques américain (USGS) et du département de l'agriculture. Sept satellites Landsat sont lancés entre 1972 et 1999 et un huitième le . Le lancement de Landsat 9 est programmé en 2021 pour maintenir la présence de deux satellites opérationnels. A cette date le programme est géré conjointement par la NASA, chargée de développer le segment spatial et l'USGS qui a la charge du segment terrestre et l'exploitation des données collectées.
Ces satellites lourds (près de 3 tonnes pour les dernières versions), caractérisées par un champ de vue large (15°), circulent sur une orbite héliosynchrone. Les instruments embarqués sur les satellites Landsat permettent de capter plusieurs millions d'images dans plusieurs longueurs d'onde (lumière visible, panchromatique, infrarouge) avec une résolution spatiale comprise entre 15 et 120 mètres. Celles-ci constituent des ressources uniques pour l'étude des changements climatiques, l'utilisation des sols, la cartographie, la gestion de l'habitat ; ainsi que pour de nombreuses autres applications dans les domaines de l'agriculture, la géologie, la sylviculture, l'éducation, etc.
Le programme Landsat est un succès technique et scientifique. Les États-Unis mettent à disposition gratuitement auprès des utilisateurs du monde entier les données brutes étalonnées et seules les images ayant fait l'objet d'un traitement sont commercialisées. Mais le programme est tout au long de son existence handicapé par des problèmes de financement, les conflits d'intérêts entre les agences utilisatrices de ses produits et les changements fréquents d'organisation notamment une tentative infructueuse de confier sa gestion au secteur privé dans les années 1990. En 2021 sa poursuite est garantie pour les 20 ans à venir avec le lancement de Landsat 9. Un appel à proposition est lancé début 2021 par la NASA pour la suite du programme, baptisé Landsat Next, qui doit fournir ses premières données à la fin de la décennie 2020. Le cahier des charges envisage une architecture reposant éventuellement sur des satellites plus petits mais plus nombreux et demande une résolution spatiale et une couverture spectrale améliorées notamment pour se hisser au niveau du standard désormais établi par les satellites européens Sentinel-2.
Historique La genèse du programme (1975-1982) Dès le début de l'ère spatiale à la fin années 1960, les satellites de reconnaissance optiques connaissent un rapide développement pour répondre aux besoins de renseignements militaires stimulés par la guerre froide en cours entre l'Union soviétique et les États-Unis (satellites Corona). Les technologies nécessaires à la mise au point d'un satellite d'observation de la Terre à des fins civiles sont donc disponibles. Des géologues et des cartographes accèdent aux photos des satellites espions et connaissent le potentiel de ce type d'engin spatial. Mais les responsables des projets militaires ne souhaitent pas que les technologies utilisées ni même que leurs capacités soient dévoilées. Ils tentent de freiner l'utilisation des technologies protégées par le secret défense à des fins civiles et de décourager les promoteurs de projets d'observation de la Terre depuis l'espace.
Mais au milieu des années 1960, les partisans d'un projet satellite d'observation de la Terre sont de plus en plus nombreux. Les capacités des satellites de télédétection sont désormais connues de tous les scientifiques à travers les photos de la Terre prises par les astronautes en orbite et les données sur les planètes recueillies par les sondes spatiales. En 1965, la NASA entame une étude préliminaire sur un satellite de télédétection qui effectuent un inventaire des ressources terrestres à la demande de l'Institut des études géologiques américain (USGS) et du Corps du génie de l'armée des États-Unis. Sur la base de cette étude ces deux organismes mais également le département de l'agriculture concluent rapidement qu'un satellite d'observation de la Terre peut les aider à remplir les missions qui leur sont assignées. Toutefois les besoins divergent : l'USGS désire avant tout une résolution optique importante pour dresser des cartes utilisables pour la détection des ressources naturelles et la géologie tandis que le département de l'Agriculture est plus intéressé par le nombre de plages spectrales observées car celles-ci permettent de différencier la nature des plantations et de détecter l'apparition des maladies de la végétation.
Les ingénieurs de la NASA, voulant satisfaire tous les utilisateurs potentiels, travaillent à la conception d'un engin spatial sophistiqué. Mais l'USGS qui désire un satellite rapidement disponible, mono instrument et simple à mettre en œuvre manœuvre pour obliger la NASA à accélérer son projet. Le secrétaire de l'Intérieur, ministre de tutelle de l'USGS, annonce publiquement en que son administration va développer son propre satellite dans le cadre d'un projet baptisé EROS (Earth Resources Observation Satellite) dont le lancement est programmé pour 1969. L'annonce ne correspond à aucun projet réel et la NASA parvient à conserver le développement du satellite mais l'agence spatiale doit désormais travailler sous la pression du Congrès et de la presse qui s'attendent à une réalisation rapide. Malgré cela, les ingénieurs de la NASA refusent de limiter la charge utile à la caméra vidéo qui suffit aux besoins de l'USGS. Ils décident d'embarquer un scanner multibande développé grâce à des travaux de recherche effectués à l'université du Michigan. Ce capteur répond particulièrement bien aux besoins du département de l'Agriculture dont l'appui est recherché par les dirigeants de la NASA pour contrebalancer l'emprise de l'USGS sur le projet. Mais la NASA dispose d'une enveloppe financière réduite par le Bureau de la gestion et du budget (OMB à partir de 1990) et le pouvoir de résolution optique des instruments est limitée pour ne pas dévoiler les capacités des satellites de reconnaissance américains. Virginia T. Norwood, de son côté, avec son équipe chez Hughes Aircraft, notamment l'ingénieur Jack Lansing, met au point un scanner multispectral, c'est-à-dire un capteur qui peut collecter en même temps plusieurs longueurs d'onde réfléchies par la Terre.. La NASA lui donne le surnom de « La mère de Landsat »..
Dans ces conditions, la NASA a du mal à répondre aux attentes parfois irréalistes de ses donneurs d'ordre. Le Bureau du budget, dans un contexte de crise budgétaire générale liée notamment au coût croissant de la guerre du Viêt Nam, tente d'annuler le projet en 1967 et 1968, et n'accorde qu'un quart des fonds prévus en 1969. La NASA doit justifier le projet en s'avançant sur un retour sur investissement rapide. Malgré l'appui du Congrès en 1969, la NASA doit continuer à défendre le budget alloué jusqu'à la veille du lancement du premier satellite. Le processus de traitement et de stockage des données produites par le satellite constitue l'une des principales difficultés du projet. C'est le premier engin spatial amené à produire un tel volume d'images à haute résolution de manière continue plusieurs années de suite ; pour répondre aux besoins celles-ci doivent être rapidement mises à disposition des utilisateurs finaux. Pour être utilisables les images doivent être retraitées, hors deux techniques sont disponibles : le traitement classique analogique et depuis peu le traitement numérique (l'image est tout au long de la chaîne de traitement gérée sous forme de bits) qui s'impose par la suite mais qui est encore en partie expérimental à l'époque. Faute de moyens financiers, les responsables du projet choisissent la technique analogique, dépassée et répondant mal aux attentes des utilisateurs. La chaîne de traitement ne passera au numérique qu'en 1980.
Du système expérimental au système opérationnel (1972-1983) Le premier satellite, ERTS-1 (pour ) est lancé le . Les images produites suscitent immédiatement un grand intérêt chez de nombreux utilisateurs mais le volume d'images vendues n'atteint pas les objectifs qu'avancent les promoteurs du projet. Par ailleurs, le passage à un système opérationnel et non expérimental se trouve bloqué par des controverses sur la manière de gérer un tel programme, la part à accorder à la recherche et aux applications pratiques, le rôle de l’État et de l'agence spatiale, les conflits entre les besoins des utilisateurs. En 1975, alors que le deuxième satellite ERTS-2 vient d'être lancé, le programme est baptisé Landsat et les satellites sont nommés Landsat-1 et Landsat-2. En 1979, l'administration du président Jimmy Carter décide de transférer la gestion du programme de la NASA à la NOAA qui a déjà l'expérience de la gestion des satellites météorologiques. L'objectif est de préparer le passage au secteur privé. La directive 54 prévoit également la réalisation de 4 nouveaux satellites après Landsat-3 (lancé en 1978). Toutefois le système Landsat reste géré par la NASA jusqu'en 1983 en tant que programme de recherche et expérimental. À cette date, il est déclaré opérationnel et sa gestion est confiée à la NOAA. Les deux satellites Landsat-4 et Landsat-5 - lancés en 1983 et 1984 - sont construits et placés en orbite par la NASA.
L'échec du transfert au privé (1984-2001) L'administration du président Ronald Reagan décide en 1984 de confier la commercialisation des données produites par les satellites Landsat à une société privée comme l'a prévu l'administration précédente. Après avoir lancé un appel d'offres en 1985, la NOAA sélectionne EOSAT (Earth Observation Satellite Company) une filiale commune de Hughes Aircraft et RCA. Celle-ci dispose des droits de commercialisation exclusifs des images des satellites Landsat-4 et Landsat-5 pour une durée de 10 ans. EOSAT doit en contrepartie assurer la gestion opérationnelle de Landsat-4 et Landsat-5, construire les deux satellites Landsat suivants, les lancer et en assurer la gestion avec l'aide de subventions du gouvernement. Mais la commercialisation ne remporte pas le succès escompté. Aux termes du contrat passé avec la NOAA, EOSAT ne peut commercialiser que des données brutes. Cette clause doit protéger les sociétés qui se sont spécialisées dans le retraitement des données Landsat. Par ailleurs EOSAT doit, par contrat, pratiquer des prix identiques au titre d'une politique anti-discriminatoire. EOSAT en butte à des difficultés financières augmente sensiblement ses prix ce qui entraîne une forte chute des ventes aux institutions académiques (recherche et enseignement). Devant cet échec, le gouvernement américain décide en de revenir sur la commercialisation par le privé des produits Landsat. La gestion de la suite du programme est confiée à la NASA et au département de la Défense des États-Unis. Le lancement en 1993 de Landsat-6 est un échec, en raison d'un défaut d'alimentation en carburant du moteur de mise en orbite. En 1994, le département de la Défense se retire du projet à la suite de désaccords sur la conception de Landsat 7. Le programme est confié à la NASA (conception et lancement des satellites), à la NOAA (gestion opérationnelle) et à l'USGS (archivage des données). EOSAT continue d'assurer la gestion opérationnelle des satellites Landsat-4 et 5 jusqu'en 2001. En 1998, la NOAA se retire du programme. Landsat 7 est lancé en 1999.
Le programme LDCM (2002-2021)