Selon l’orbite, les constellations de satellites perturbent plus ou moins les observations astronomiques. © nana, Adobe Stock
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Starlink posera moins de problèmes aux astronomes que les constellations situées plus haut !

ActualitéClassé sous :SpaceX , Constellation de satellites , orbite basse

[EN VIDÉO] Combien de satellites tournent autour de la Terre ?  2.787 satellites sont opérationnels au 31 décembre 2020 selon l'association UCS (Union of Concerned Scientists), dont plus de la moitié lancés par les États-Unis. Les trois quarts des satellites en opération tournent en orbite basse (entre 500 et 2.000 km d'altitude), et sont utilisés pour les systèmes de télécommunication, d'imagerie terrestre ou la météorologie. 

Des astronomes de l'ESO, qui possède trois sites d'observation au Chili et bientôt quatre avec le futur observatoire géant, se veulent rassurants sur l'impact de la constellation de satellites Starlink sur les observatoires de Paranal et la Silla. Par contre, le constat est dramatique avec les constellations de satellites à plus haute altitude. Si aucune mesure de protection n'est prise, les observatoires radio, dont Alma et ceux à très grand champ comme le télescope Vera Rubin, seront fortement impactés par l'activité des constellations situées à plus de 1.000 kilomètres d'altitude.

Depuis plus de deux ans, des astronomes alertent sur l'impact de la constellation Starlink de SpaceX qui dégraderait les observations astronomiques en raison de la pollution lumineuse considérable que ses satellites engendrent. Un phénomène que ne nient pas SpaceX et Elon Musk et qui s'explique par la réflexion de la lumière du soleil sur les panneaux solaires et la traînée des satellites. Dans un souci de limiter autant que possible cette perturbation des observations astronomiques, Elon Musk qui - rappelons-le est ouvert aux discussions avec la communauté astronomique - a pris plusieurs mesures. Certes, elles ont fait baisser considérablement la visibilité des satellites, mais sans complètement satisfaire les astronomes.

Aujourd'hui, les satellites sont équipés d'un système de visière (VisorSat) qui permet de réduire leur brillance d'un facteur 3, ce qui les amène à une magnitude visuelle de 7 (à 550 kilomètres), donc non visibles à l'œil nu et proches de la magnitude limite de saturation du Vera Rubin Telescope, par exemple. Par contre, la peinture noire (DarkSat) a été abandonnée car elle ne donnait pas un gain suffisant. Initialement, SpaceX pensait que ce revêtement d'assombrissement aurait pu limiter significativement les perturbations des observations astronomiques. Autre action, les manœuvres de mise à poste et de retour d'orbite (pour les satellites en panne) sont calculées de façon à limiter l'impact de la réflexion du Soleil. Par exemple, les chapelets de satellites - si spectaculaires à leur lancement - peuvent être fortement réduits en contrôlant l'attitude des satellites durant leur déploiement.

Si aujourd'hui les critiques visent essentiellement SpaceX, il faut savoir que d'autres constellations, situées sur des orbites différentes, sont également dans le viseur des astronomes.

Pour y voir plus clair, des astronomes de l'ESO ont réalisé des études sur les dommages aux observations astronomiques que pourraient provoquer ces constellations de satellites. Discutées et débattues dans des conférences, dont certaines ont été diffusées sur Youtube, et publiées dans des revues scientifiques, ces études ont mesuré ces dommages et l'impact sur le parc de télescopes optiques et infrarouges de l'ESO qui possède trois sites d'observation au Chili, et bientôt quatre avec le futur observatoire géant ELT.

Une présentation de Starlink et du problème de la brillance des satellites et des débris spatiaux. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Tech Insider

Les télescopes à grand champ et les observatoires radio sont les plus pénalisés

Pour l'instant, il n'y a pas d'impact significatif pour l'essentiel des observatoires, à l'exception notable des télescopes à champ large dédiés à faire de grands relevés du ciel. Mais nous n'en sommes qu'au début du déploiement des constellations et les problèmes sont devant nous. 

Au terme de leurs études, les astronomes de l'ESO sont arrivés à différentes conclusions selon l'orbite des constellations. Concrètement, si la constellation se situe à très basse altitude, ce qui est le cas de Starlink, « l'impact sur les télescopes du type VLT ou ELT est très faible », et il se produit seulement en « tout début de nuit, c'est-à-dire lors de la première heure après le crépuscule astronomique ». Dans le détail, jusqu'à « 10 % des "expositions" seront ruinées pour des imageurs tels que FORS ». Pour les instruments tels que Espresso, 4MOST ou Harmony (E-ELT) - spectrographes fibrés -, « cela reste autour de 1 % pendant deux heures après le crépuscule ». L'impact sur le télescope Vera Rubin sera « très fort en début de nuit, jusqu'à 100 % des expositions dans la première heure, puis raisonnable après (<1 %) ». Concernant Alma et les autres antennes millimétriques ou radio, l'impact sera « très fort à tout moment de la nuit, mais aussi de la journée car les satellites sont actifs ». Mais, soulignent-ils, « cela peut être mitigé par la protection des bandes de fréquence pour l'astronomie ».

Enfin, il semble que depuis la partie basse de l'orbite basse, les satellites perturbent moins les observations astronomiques que depuis la partie haute de l'orbite basse. C'est le cas de la constellation OneWeb, située à quelque 1.200 kilomètres d'altitude qui apparaît plus gênante que la constellation Starlink, située à 550 kilomètres environ. Les problèmes « augmentent beaucoup car les satellites peuvent rester visibles (illuminés) jusqu'à minuit en été et leur nombre est important en début de nuit (plusieurs centaines contre quelques dizaines pour Starlink) », précisent-ils.

En conclusion, la crainte des organisations et des astronomes professionnels concerne les « constellations de satellites qui ne se soucieront pas de discuter avec les astronomes pour en minimiser l'impact ». Aux problèmes engendrés par les constellations existantes et celles annoncées, s'ajoutent des projets commerciaux plus ou moins utiles comme celui d'une start-up russe qui souhaite lancer des CubeSats dans l'espace pour y projeter des logos de style Coca-Cola aussi brillants que la Lune !

L'Union astronomique internationale (IAU) s'est saisie du problème et prend des positions sur le sujet en tant que représentant de l'ensemble de la communauté astronomique. Avec d'autres organismes et instituts, l'IAU a donc décidé de faire du lobbying pour essayer de faire adopter des accords internationaux pour garder des zones de ciel noir et de calme radio. 

À noter :

Cet article s'appuie sur plusieurs études dont :

  • Impact of satellite constellations on astronomical observations with ESO telescopes in the visible and infrared domains, O. Hainaut, A Williams (Astronomy & Astrophysics, Volume 636, id.A121, 11 pp.), à lire sur Arxiv ;
  • Impact of Satellite Constellations on Optical Astronomy and Recommendations Toward Mitigations, C. Walker et al. (Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 52, No. 2, id. 0206).
Pour en savoir plus

Les astronomes professionnels lancent un appel à l'ONU contre Elon Musk et le projet Starlink

Article de Laurent Sacco publié le 18/04/2021

Lorsque Elon Musk a lancé son projet Starlink, il était sans nul doute bien intentionné. Mais il n'avait visiblement pas pris la mesure des dommages que sa constellation de satellites allait causer à l'astronomie. On peut légitimement se demander s'il a finalement fini par le comprendre et comme Starlink a des concurrents, la communauté astronomique s'est mobilisée pour faire cesser le Far-West en interpellant l'ONU.

Abundance est le nom d'un livre coécrit par Peter Diamandis avec Steven Kotler. Diamandis est un des gourous du transhumanisme et plus précisément de la singularité technologique pour laquelle il a co-fondé la Singularity University en Californie. C'est un chantre du concept de technologie exponentielle et s'il a sous-estimé à son tout début la gravité de la pandémie de la Covid-19, il en a rapidement pris la mesure et a correctement prédit que nous disposerions d'un vaccin à l'horizon de Noël 2020.

Dans son livre, Peter Diamandis fait l'éloge des techno-philanthropes, tels Bill et Melinda Gates, et des techno-entrepreneurs qui, comme Larry Page ou Elon Musk, ont une formation scientifique poussée, sont inspirés par les idéaux de la science et les rêves de la science-fiction et surtout qui entendent bien contribuer à des percées scientifiques et technologiques majeures dans des espaces désertés par les États tout en les mettant aux services des idéaux humanistes. Tout le contraire des « Trumps » et autres nuisances mondiales.

Elon Musk, un Icare moderne ?

En le lisant, on note que Diamandis parle par exemple de l'impact déjà palpable de l'internet et des téléphones portables en Afrique pour l'éducation et l'essor de l'économie. Cela donne du relief au projet le plus controversé d'Elon Musk : Starlink.

Beaucoup des déclarations et actions de Musk jusqu'il y a quelques années en faisait l'un des « super-héros » d'une génération dont certains membres partagent en partie les idéaux de Diamandis. « Super-héros » aidant à préparer une humanité guidée par la science, la rationalité, la technologie et plus en premier lieu par l'économie, la politique, l'idéologie etc. (sans doute un peu, voire complètement, un écho moderne de rêves millénaires allant de la République de Platon aux penseurs des Lumières, en passant par La Nouvelle Atlantide de Francis Bacon) et finalement en mesure de survivre à l’effondrement se profilant à l’horizon des décennies à venir.

Hélas, depuis donc quelques années et peut-être parce qu'il a trop voulu en faire, épuisé sous la pression et le stress de ses multiples projets de Tesla à SpaceX, Elon Musk a multiplié les faux pas, dont les plus inquiétants concernaient ses déclarations sur la Covid-19.

Va-t-il finir par subir le même sort que Howard Hughes et illustrer une fois de plus le mythe d'Icare ?

Ce ne serait pas la première fois, hélas, qu'un chemin censé mener à un Paradis mène à un Enfer et que le guide sur ce chemin finisse par se perdre lui-même et les autres avec lui, illustrant la fragilité humaine.

Ce qui est sûr, c'est que son projet avec Starlink ne passe pas auprès de la communauté des astronomes, laquelle n'est toujours pas convaincue ni rassurée par les déclarations de Musk (Futura les avait relayées dans le précédent article ci-dessous) qui pensait pouvoir régler le problème de la pollution grave par sa flottille de satellites des observations astronomiques menées au sol. Il veut la lancer pour faire entrer de plain-pied dans le cyberespace une partie de l'Humanité qui n'y a pas encore accès, notamment en Afrique.

L'idée au départ était intéressante tant nous avons besoin de rassembler l'humanité et de lui fournir de nouveaux outils pour son éducation, sa rationalisation et mettre fin à la pauvreté afin de répondre aux redoutables défis du XXIe siècle. Mais l'est-elle vraiment et n'entraînera-t-elle pas beaucoup plus de problèmes qu'elle est censée en résoudre ?

Un avenir sombre pour l'astronomie au sol ?

Toujours est-il que l'astronome Eric Lagadec, grand spécialiste de l’étoile Bételgeuse et actuellement président de la Société Française d’Astronomie et d’Astrophysique (SF2A) a déposé un message sur le compte Twitter de la SF2A il y a quelque temps afin de contribuer à sensibiliser les décideurs et le grand public à la menace potentielle non seulement de Starlink, mais aussi d'autres flottilles de satellites que veulent lancer d'autres entreprises privées dans des buts similaires. Le concurrent le plus évident en vue n'est autre que Jeff Bezos à l'origine du Projet Kuiper d'Amazon, voulant marcher sur les platebandes de Starlink.

Eric Lagadec a autorisé Futura à reprendre son message. Le voici.

Le président de la Société Française d’Astronomie et d’Astrophysique (SF2A). © Société Française d’Astronomie et d’Astrophysique (SF2A), Eric Lagadec

« Les semaines à venir vont sans doute être importantes pour le futur de l'astronomie au sol face à la menace de constellations de satellites. Comment est-ce une menace, que font les astronomes, pourquoi ces semaines sont importantes ?

Depuis 2019, des constellations de satellites, principalement Starlink d'Elon Musk sont en cours d'installation afin de fournir un accès à Internet partout sur le globe, avec un faible temps de latence. Les premiers lancements ont surpris les astronomes. Certaines observations sont devenues inutilisables. Par exemple : 

ou encore :

Dans le domaine du visible, plus les télescopes ont un grand champ de vue, plus ils sont affectés, comme le Vera Rubin Observatory.

Pour les observatoires radio, comme le futur SKA en Afrique du Sud et en Australie - le plus gros projet astronomique des décennies à venir -, les transmissions des données des constellations de satellites vers le sol pourraient être problématiques. Ces observatoires radio sont construits loin de toute civilisation, afin de pouvoir sonder les confins de l'Univers sans la pollution des ondes dues à l'activité humaine... mais là ces ondes pourraient venir du ciel !

Que font les astronomes ?

Ils se sont réunis pour discuter de l'impact de ces satellites, et de la pollution lumineuse en général, sur l'astronomie et la biodiversité. La conférence a réuni ~ 900 participants, avec un résumé (de 279 pages) ici.

En quoi c'est important aujourd'hui ?

Les résultats de ces travaux vont être présentés au COPUOS (Comité des utilisations pacifiques de l'espace extra-atmosphérique) de l'ONU à partir du 19 avril.

Que veulent les astronomes ?

Que ces constellations limitent le moins possible nos observations de l'Univers et notre quête de réponses à des questions fondamentales pour l'Humanité : comment s'est formé l'Univers, existe-t-il de la vie ailleurs ? Etc.

Il existe actuellement des règles internationales pour l'utilisation de fréquences d'ondes, avec des fréquences réservées à la science. Il n'existe cependant pas de règle pour la pollution lumineuse. On aimerait éviter que cela devienne le Far-West !

Durant cette réunion du comité technique du COPUOS, la pollution du ciel sera discutée pour la première fois, avec notamment une présentation du rapport de l'Union astronomique internationale « Dark and Quiet Skies for Science and Society ». C'est peut-être notre seule chance de préserver notre ciel, pour les astronomes mais aussi pour l'humanité, dans un futur plus ou moins proche.

Que faisons-nous avant cette réunion ?

Nous discutons activement, entre la Société Française d'Astronomie et d'Astrophysique - SF2A que je préside, le centre national d'étude spatiale, les ministères de l'enseignement de la recherche et de l'industrie et des affaires étrangères.

Tout le monde est d'accord qu'il est important de considérer l'impact des constellations de satellites actuelles et futures sur l'astronomie. Il est important que les industriels qui construisent ou construiront ces constellations y pensent aussi !

Des groupes de travail internationaux se sont formés pour mesurer quantitativement l'impact de ces satellites sur l'astronomie et pouvoir discuter de manière constructive avec les industriels pour mitiger l'impact sur l'astronomie.

L'institution CNRS, via l'Institut National des Sciences de l'Univers, va favoriser des astronomes français à s'impliquer dans ces études, afin de préserver notre ciel, tout en discutant de manière constructive avec tous les acteurs du domaine spatial.

Les rapports de l'Union Astronomique Internationale montrent que la pollution lumineuse (pas que celle des satellites) a un impact sur l'astronomie, mais aussi sur la biodiversité et la santé humaine.

Merci de partager afin de faire prendre conscience de l'importance de préserver notre ciel, qui est sans doute le plus bel héritage commun de l'humanité ! En espérant que les prochaines réunions au COPUOS des Nations unies aideront à protéger la voûte étoilée ! »


Pour Elon Musk, les satellites de Starlink ne sont pas un problème pour les astronomes

Article de Rémy Decourt publié le 10/03/2020

Starlink, la mégaconstellation de SpaceX, a soulevé les inquiétudes des astronomes qui craignent que l'observation astronomique n'en soit gênée, quand d'autres scientifiques voient dans le déploiement de ces milliers de satellites une atteinte au ciel nocturne, ce « patrimoine de toutes les nations du monde. » Elon Musk s'est voulu rassurant tout en maintenant ses positions face aux critiques.

Elon Musk a écarté lundi les inquiétudes des astronomes à propos de sa constellation géante de satellites Starlink qui pourrait, selon certains scientifiques, gêner l'observation du ciel, mais dont le patron de Space X a prédit qu'elle n'aurait « pas la moindre incidence sur les découvertes astronomiques ». Le projet Starlink doit permettre de fournir internet à des utilisateurs depuis l'espace. Quelque 300 satellites ont déjà été placés en orbite, et ce nombre doit rapidement augmenter, potentiellement jusqu'à 42.000.

Un vent de panique avait soufflé après le lancement des 60 premiers satellites en mai dernier, qui avaient formé une chaîne de 60 points brillants laissant craindre une pollution visuelle qui gâche à terme les observations au télescope. « Je suis persuadé que nous ne causerons pas le moindre impact sur les découvertes astronomiques. Zéro, a déclaré le fondateur de Space X lors d'une conférence de presse à Washington. C'est ma prédiction, nous prendrons des mesures correctives si c'est au-dessus de zéro ».

Capture d'écran de la traînée des 60 satellites Starlink de SpaceX, filmée le 24 mai 2019 par l'astronome néerlandais Marco Langbroek. © Marco Langbroek, AFP

Elon Musk prédit zéro souci

Il a affirmé que le problème se posait uniquement lorsque les satellites étaient en train de prendre de l'altitude pour se placer en orbite, et n'existait plus lorsqu'ils avaient atteint leur position finale. M. Musk a dit malgré tout que son entreprise travaillait avec la communauté scientifique pour réduire leur brillance, par exemple en peignant certaines parties en noir plutôt qu'en blanc.

La constellation devrait être mise en marche pour le nord des États-Unis et le Canada dans l'année, avec une couverture mondiale prévue pour 2021. Elon Musk n'a pas donné de détails sur le futur prix de son service. La puissance sera suffisante pour regarder sans problème des films en haute définition ou jouer à des jeux vidéo sans temps de latence sensible.

Le terminal permettant de recevoir le signal ressemblera à « un ovni sur un bâton », a-t-il dit, assurant que son installation serait très facile. « Le coffret contiendra uniquement deux instructions, qui pourront être suivies dans n'importe quel ordre : pointez vers le ciel, et branchez. » L'antenne s'alignera alors automatiquement avec un des satellites.

Le service vise en priorité le marché de niche des utilisateurs vivant dans des régions isolées, ce qui ne menace donc pas les entreprises de télécommunications traditionnelles, selon Elon Musk, qui espère à terme gagner 3 à 5 % du marché mondial de l'internet, une part évaluée à 30 milliards de dollars par an.


SpaceX : les 42.000 satellites de Starlink font polémique

Article de Rémy Decourt, publié 26 octobre 2019

SpaceX qui a reçu le feu vert de la Commission fédérale américaine des communications pour lancer 12.000 satellites de sa constellation Starlink en orbite a récemment fait une demande pour en lancer jusqu'à 30.000 de plus. Une décision qui suscite de nombreuses controverses en raison des risques avérés qu'ils pourraient faire peser sur l'activité des satellites en orbite basse.

La décision de SpaceX d'augmenter de 30.000 le nombre de satellites pour son projet de méga-constellation Starlink, qui en comptait déjà 12.000, a plongé bon nombre d'experts de l'activité spatiale dans l'expectative. Ces 30.000 futurs satellites seront exploités en orbite terrestre basse à des altitudes comprises entre 328 kilomètres et 580 kilomètres.

Avec cette constellation, SpaceX souhaite fournir un accès à Internet haut débit et des nouveaux services associés, liés notamment à la connectivité. S'il n'est pas encore certain que tous les satellites annoncés soient effectivement lancés en orbite, pour les raisons évoquées brièvement précédemment, il ne fait aucun doute que ces milliers de satellites laissent présager de nombreux problèmes en orbite.

Quoi qu'en dise Elon Musk, convaincu que sa constellation se fondra dans le paysage, l'encombrement de l'orbite basse et le risque de collisions sont les deux principaux problèmes déjà identifiés. Sur les 60 premiers satellites Starlink lancés en mai 2019, trois ont été perdus et sont devenus des débris incontrôlables ! Bien que SpaceX affirme qu'elle possède des dispositifs pour désorbiter les satellites en panne de façon à éviter toute collision avec d'autres satellites, elle ne peut évidemment rien pour ceux dont le contact ou le contrôle a été perdu. Rappelons que début septembre, l'Agence spatiale européenne (ESA) a dû effectuer une manœuvre d'évitement d'Aeolus, un de ses satellites d'observation de la terre, afin d'empêcher une collision avec l'un des 60 satellites de la constellation Starlink.

Les 60 premiers satellites de la constellation Starlink. Ils sont ici vus sur leur dispenser, quelques instants avant qu'ils soient libérés dans l'espace. © SpaceX

Toujours est-il que la gestion du trafic ne sera pas simple malgré des distances entre chaque satellite de plusieurs centaines de kilomètres. Chaque alerte de collision imposera le déplacement d'un satellite, une opération qui risque de générer autant de nouveaux problèmes qu'elle en résout. Cette modification de l'orbite peut en effet présenter un risque pour les satellites situés à l'avant et à l'arrière dans le même plan du satellite. Autre souci, le risque est encore faible mais si tous les projets de constellations se concrétisaient, il faudra littéralement slalomer entre les satellites en orbite basse pour rejoindre les orbites plus hautes !

Un permis de conduire spatial ?

De nombreux experts s'interrogent sur la nécessité d'édicter un code de la route pour organiser le trafic spatial, comme c'est le cas sur Terre pour le trafic aérien et maritime par exemple. Il est aussi envisagé de saisir le bureau de l'ONU en charge des questions spatiales et l'Union internationale des télécommunications pour fixer de nouvelles règles et des normes plus strictes sur les projets de méga-constellations comme ceux de Starlink et OneWeb. Pour l'heure, la seule règle à peu près bien suivie par les agences et très peu par les opérateurs privés de la nouvelle économie du spatial, est celle dite des 25 ans qui impose que tout satellite en orbite basse soit rentré dans l'atmosphère avant un quart de siècle. Mais cette règle n'a pas force de loi.

Enfin, ces satellites sont aussi une gêne significative pour les astronomes qui craignent que tous ces points brillants dans la nuit ne gâchent les observations de leurs télescopes. Conscient de ce problème, Elon Musk a annoncé avoir demandé à ses équipes de réduire l'albédo des prochains satellites Starlink.

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