Qui viennent perturber les observations des astres depuis le sol.
Starlink Internet Services est une division de SpaceX, la société aérospatiale de Musk, qui projette de fournir une connexion Internet à haut débit depuis l’espace aux habitants dans les endroits les plus reculés de la Terre. La société a déjà lancé près de 2 000, sur environ 12 000 prévus, en orbite terrestre basse et une version bêta du service Internet est déjà en cours aux États-Unis, en France et dans plusieurs autres pays.
Et cela inquiète les astronomes. Bien que SpaceX ait pris des mesures pour réduire l’impact de son matériel (SpaceX affirme que ses satellites Starlink disposent de leur propre logiciel autonome d’évitement des collisions, qui leur permet de s’écarter d’eux-mêmes s’ils soupçonnent qu’ils pourraient se rapprocher d’un autre véhicule ou d’un débris), il n’y a aucun moyen d’éliminer complètement les traces que les satellites laissent à travers les observations au sol.
À quel point le problème est-il grave ? Une équipe d’astronomes a utilisé des images d’archives d’un télescope de sondage pour rechercher des traces de Starlink au cours des deux dernières années. Au cours de cette période, le nombre d’images affectées a été multiplié par 35, et les chercheurs estiment qu’au moment où la constellation Starlink prévue sera terminée, à peu près toutes les images de leur matériel contiendront au moins une trace.
Le matériel utilisé pour l’analyse s’appelle le Zwicky Transient Facility (ZTF) à l’observatoire de Palomar. Le ZTF est conçu pour capter des événements rares, comme les supernovae (une supernova est l’ensemble des phénomènes qui résultent de l’implosion d’une étoile en fin de vie, notamment une gigantesque explosion qui s’accompagne d’une augmentation brève, mais fantastiquement grande de sa luminosité). Pour ce faire, il scanne le ciel entier à plusieurs reprises, avec un logiciel surveillant les images résultantes pour rechercher des objets qui étaient absents des premières images, mais qui sont apparus dans les dernières. La sensibilité élevée du ZTF le rend idéal pour détecter des objets sombres, comme des astéroïdes, dans notre système solaire.
Pour faciliter la tâche de scanner rapidement tout le ciel, le ZTF s’appuie sur un champ de vision très large et une caméra tout aussi grande. Ce large champ de vision, malheureusement, augmente également la probabilité qu’une exposition ait un satellite Starlink en vue.
Pour déterminer la fréquence à laquelle la présence de ces satellites a été captée par les caméras ZTF, l’équipe à l’origine de la nouvelle analyse a pris des données sur les orbites de tout le matériel Starlink et les a comparées à la zone du ciel capturée dans chaque image d’archive ZTF. Une fois qu’une image a été identifiée comme capturant potentiellement un satellite, un logiciel a été utilisé pour détecter la présence d’une piste brillante sur l’image. Au total, l’analyse a couvert une période d’environ deux ans, de novembre 2019 à septembre 2021.
C’était à l’époque où SpaceX construisait rapidement sa constellation Starlink, et cela se voit définitivement. Au début de la période d’étude, alors qu’il n’y avait qu’environ 100 Starlinks en orbite, il était relativement courant d’avoir une période de 10 jours d’observations où aucun n’était détecté. Au moment où 500 étaient en orbite, ces périodes appartenaient désormais au passé. Et une fois qu’il y avait plus de 1 500 satellites Starlink en orbite, le ZTF en imageait généralement plus de 200 sur une période de 10 jours.
Les observations crépusculaires ont été particulièrement affectées en raison de la confluence de deux facteurs. Les images qui capturent l’horizon incluront des angles qui montrent beaucoup plus d’espace occupé par les orbites Starlink. Et en raison de la position du Soleil, un plus grand nombre de ces satellites sont susceptibles d’être entièrement éclairés. En conséquence, environ 64 % des pistes photographiées ont été prises bas dans le ciel au crépuscule. Ces pistes ont également connu une croissance explosive à mesure que la constellation de satellites se remplissait. Fin 2020, seulement 6 % environ des images crépusculaires étaient affectées. Fin 2021, ce chiffre est passé à 18 %.
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Chaque barre bleue représente le nombre de traces Starlink sur une période d’observation de 10 jours. La ligne rouge suit le nombre total de satellites Starlink
Conséquences
En réponse aux plaintes de la communauté des astronomes, SpaceX a mis des visières sur les générations ultérieures de satellites Starlink. L’équipe de recherche a pu comparer la visibilité de ces différentes générations et a constaté que les visières fonctionnaient (les satellites avec des visières perdaient en luminosité d’un facteur d’environ 4,6 - le nombre précis dépendait de la longueur d’onde). La visibilité, cependant, était encore supérieure à l’objectif fixé lors d’un atelier qui devait traiter de cette question.
Parce que ces pistes sont petites et que le logiciel les identifie et les gère déjà, elles n’ont pas beaucoup d’effet sur les observations. Les chercheurs estiment qu’à l’heure actuelle, il n’y a que 0,04 % de chances qu’un événement rare soit manqué, car il coïncide avec une piste. Mais comme le problème est plus aigu dans les observations crépusculaires, il est plus susceptible d’avoir un impact sur les recherches d’objets dans le système solaire. Cela comprendrait les comètes et les astéroïdes, y compris les astéroïdes qui se sont formés autour d’autres étoiles.
Mais encore une fois, le problème risque de s’aggraver. SpaceX a déjà l’autorisation d’augmenter le nombre de satellites Starlink à plus de 10 000 ; les auteurs estiment qu’à 10 000, chaque image au crépuscule contiendra probablement une piste Starlink. SpaceX a indiqué qu’il aimerait éventuellement augmenter le nombre de satellites à plus de 40 000, auquel cas toutes les images crépusculaires auront probablement quatre pistes.
Et SpaceX n’est pas la seule entreprise à planifier ce type de service par satellite. Si toutes les entreprises impliquées donnent suite à leurs plans, l’orbite terrestre basse pourrait voir jusqu’à 100 000 de ces satellites.
Dans l’ensemble, le tableau est mitigé. La mission principale du ZTF - repérer des événements rares causés par des phénomènes énergétiques lointains - n’est en grande partie pas affectée par le nombre croissant de pistes satellites. Et parce que le pourcentage d’événements est actuellement faible, tripler le nombre de satellites n’aura pas un impact dramatique sur les observations. Mais une mission scientifique secondaire voit déjà beaucoup de contamination lumineuse, et les choses ne feront qu’empirer.
Starlink pointé du doigt récemment
La constellation Starlink de Musk a, semble-t-il, commencé à gêner d’autres projets en cours de développement dans l’espace, comme le décrit une plainte de la Chine datant du 6 décembre auprès des Nations unies.
Dans la plainte, la Chine argue qu’elle a dû effectuer deux manœuvres d’évitement de sa station spatiale pour éviter des collisions potentielles avec deux des satellites Starlink distincts. La Chine détaille deux cas, le 1er juillet 2020 et le 21 octobre 2021, où elle a dû manœuvrer le module central de sa station spatiale, appelé Tianhe, pour l’éloigner des deux satellites Starlink. Les trois astronautes chinois qui vivent actuellement sur Tianhe y sont arrivés quelques jours avant la manœuvre d’octobre. « Pour des raisons de sécurité, la station spatiale chinoise a mis en œuvre un contrôle préventif d’évitement des collisions », a déclaré la Chine.
Le pays a demandé au Secrétaire général de l’ONU de rappeler aux pays leurs obligations en vertu du droit international de l’espace, bien que la Chine n’ait pas spécifié exactement les mesures qu’elle souhaite voir prises.
Dans la même période, le chef de l’Agence spatiale européenne (ESA) s’est inquiété du fait que le milliardaire à la tête de SpaceX soit celui qui « fasse les règles » en matière d’espace, à défaut d’une coordination internationale sur le sujet. Aschbacher a averti que la précipitation de Musk à lancer des milliers de satellites de communication laisserait moins de fréquences radio et de créneaux orbitaux disponibles pour tout le monde.
Elon Musk a riposté aux critiques selon lesquelles les satellites Starlink de son entreprise occupent trop de place dans l’espace, et a plutôt fait valoir dans le cadre d’une interview avec le Financial Times qu’il pourrait y avoir de la place pour « des dizaines de milliards » de vaisseaux spatiaux en orbite proche de la Terre.
« L’espace est tout simplement extrêmement énorme et les satellites sont très petits », a déclaré Musk. « Ce n’est pas une situation dans laquelle nous bloquons efficacement les autres de quelque manière que ce soit. Nous n’avons empêché personne de faire quoi que ce soit, et nous ne nous attendons pas à le faire ».
Rejetant les suggestions selon lesquelles il « évinçait » les futurs concurrents des satellites, Musk a estimé qu’il y a une grande marge de manœuvre. Pour illustrer ses propos, il a comparé le nombre de satellites en orbite terrestre basse aux 2 milliards de voitures et de camions qui seraient en circulation sur Terre. Chaque « coquille » orbitale autour de la Terre est plus grande que la surface de la planète, a-t-il dit, avec une coquille supplémentaire tous les 10 mètres environ plus loin dans l’espace.
« Cela impliquerait qu’il y a de la place pour des dizaines de milliards de satellites », a-t-il déclaré. « Quelques milliers de satellites, ce n’est rien. C’est comme des milliers de voitures sur Terre, ce n’est rien ».
Certains experts ont contesté l’affirmation de Musk selon laquelle les satellites en orbite terrestre basse pourraient correspondre en toute sécurité à la densité des voitures et des camions sur Terre.
Source : The Astrophysical Journal Letters, developpez.com
