• Judith Biernaux

Des nouvelles de Starlink

Le géant SpaceX faisait décoller ce 23 mai dernier une flotte de 60 satellites dans le cadre de sa mission Starlink. Cet évènement a soulevé des craintes au sein de la communauté astronomique, au sujet de la pollution lumineuse et de l'encombrement spatial. Quelques semaines plus tard, une collision a dû être évitée entre un satellite Starlink et un autre de l'Agence Spatiale Européenne. Les craintes soulevées par Starlink pourront-elles être apaisées ?



À gauche, un design de satellite Starlink. À droite, le satellite Aeolus. Images : SpaceX/ESA

La mission Starlink fait l'objet d'un post du 17 juin 2019 sur ce blog, "Starlink : Elon Musk fait des ravages".


Ces soixante satellites ne sont qu'un début pour la mission Starlink. Il s'agit de tester la capacité de SpaceX à opérer sa future méga-constellation de 12000 satellites en orbite basse. Le but est de fournir aux terriens une couverture Internet mondiale, stable et rapide. D'autres entreprises prévoient leur propre méga-constellation, comme Amazon ou OneWeb. Ces projets suscitent des réactions de méfiance au sein de la communauté astronomique, qui note deux problèmes majeurs.


D'une part, la Royal Astronomical Society indique dans un communiqué le risque de pollution lumineuse inégalé que Starlink représente. Une fois placés sur l'orbite prévue, les satellites pourront, en fonction de leur orientation, refléter beaucoup de lumière du Soleil vers la Terre. Ce signal lumineux causerait des parasites sur les images d'observation spatiale. Actuellement, l'Agence Spatiale Européenne (ESA) compte environ 5000 satellites en orbite autour de la Terre, et ceux-ci provoquent de temps en temps des signaux parasites que les astronomes doivent nettoyer de leurs images. Si Starlink fait tripler ce nombre, les observations astronomiques pourraient être sérieusement compliquées.



D'autre part, cette multiplication du nombre de satellites constitue un risque d'encombrement spatial. Parmi les 5000 satellites recensés par l'ESA, plus de la moitié sont des engins éteints, en fin de mission. Ils sont laissés là pendant plusieurs dizaines d'années, temps nécessaire à leur re-descente vers l'atmosphère terrestre.  À cause de ces débris, le degré d'occupation des orbites basses est déjà préoccupant. Par exemple, la station spatiale internationale doit régulièrement manœuvrer pour éviter des collisions. Rajouter 12000 satellites dans une telle foule représente une réelle menace de saturation des orbites basses.


Apostrophé notamment sur Twitter, Elon Musk, le PDG de l'entreprise responsable de Starlink, répond en minimisant les risques et insiste sur le fait que Starlink œuvre "pour le bien de tous". Quatre mois plus tard, que sont devenus les soixante pionniers Starlink ?


Un taux d'échec bas… mais préoccupant


Un mois après le lancement, SpaceX annonce que quarante-cinq des soixante satellites sont fonctionnels et arrivés à bon port ; cinq sont encore en chemin vers leur altitude finale, et cinq autres subissent quelques derniers tests avant de poursuivre vers leur orbite terminale. Enfin, l'entreprise annonce avoir perdu le signal de trois satellites, ce qui représente un taux d'échec de 5%. Ces trois satellites devraient quitter leur orbite sous l'effet de la gravité, et retomber vers la Terre d'ici environ un an. Ce genre de départ d'orbite est commun pour les débris spatiaux, et le satellite, en rentrant en contact avec l'atmosphère terrestre, devrait se désintégrer par frottements en petits morceaux. 


Un tel chiffre est loin d'être mauvais, en particulier pour une phase de test, pendant laquelle les satellites passent encore par des "maladies de jeunesse". Les nouvelles technologies mises en place doivent encore être éprouvées. En revanche, 5% d'échec sur une flotte de 12000 vaisseaux représente 600 satellites hors service en orbite basse, un encombrement spatial inacceptable, même pour SpaceX. Brian Weeden, de la Secure World Foundation, confie à Forbes que "l'objectif doit être un taux d'échec d'au plus 1%, et même [un tel taux] va conduire à des dizaines de satellites morts." C'est en particulier préoccupant si d'autres méga-constellations aux taux d'échec semblables sont lancées dans la décennie à venir.


SpaceX affirme mener l'enquête sur la cause de cette anomalie. Un re-travail du design des satellites basé sur les résultats de cette enquête sera nécessaire pour diminuer le taux d'échec de la mission. En 2017, OneWeb, une autre mission-constellation de télécommunication qui devrait compter 900 satellites, rassurait quelque peu les craintes concernant les débris en assurant que leurs satellites déploieraient des stratégies de sortie d'orbite. Notamment, les engins OneWeb seront équipés de petits moteurs redondants, pour pouvoir les orienter vers une trajectoire de sortie en cas de panne du moteur majeur. De quoi inspirer SpaceX, même si l'entreprise annonce dans le même communiqué que deux des soixante satellites seront intentionnellement retirés d'orbite, à l'aide de leur moteur unique, pour simuler une élimination lorsque les engins arrivent en fin de vie (end-of-life disposal). 


Un embouteillage spatial


Les satellites Starlink sont en effet équipés de propulseurs qui utilisent l'énergie des panneaux solaires pour communiquer la poussée nécessaire à atteindre leurs orbites finales, une fois largués par la fusée qui les lance. Ils ont donc une certaine marge de manœuvre une fois en vol. Pourtant, le 22 août dernier, un large satellite européen a échappé de peu à une collision avec l'un de ces satellites, Starlink 44 pour le nommer. Aeolus, sonde de l'ESA qui mesure la vitesse des vents dans l'atmosphère terrestre, a dû utiliser ses propulseurs pour modifier son altitude alors qu'il allait croiser Starlink 44 à 320 km du sol terrestre, soit en orbite (très) basse.


Tous les engins habitant une orbite basse, y compris les débris, sont surveillés par divers organismes, notamment l'armée américaine via le NORAD. Ce jour-là, le NORAD informe en même temps l'ESA et SpaceX du risque de collision. Holger Krag, chef du bureau des débris spatiaux à l'ESA, raconte à Forbes qu'"après avoir informé SpaceX du risque, ceux-ci ont répondu qu'ils ne réagiraient pas". Krag déplore aussi que de nombreux contacts préalables avec SpaceX depuis le lancement du 23 mai soient restés sans réponse. 


SpaceX n'enfreint pourtant aucune règle : il n'existe pas de code de la route de l'orbite basse, qui stipulerait qui devrait manœuvrer dans ce genre de situation. Ainsi, "personne n'a rien fait de mal", insiste Krag. "Nous ne sommes pas contrariés que Starlink n'ait pas bougé". De son côté, l'équipe SpaceX confirme toujours à Forbes qu'ils "avaient bien reçus les alertes, mais qu'un bug dans leur système de messagerie a empêché l'opérateur d'être notifié. Dans le cas contraire, l'opérateur aurait agi en coordination avec l'ESA pour déterminer la meilleure approche".


Une illustration du problème d'encombrement spatial. Image: NASA/JSC

Cet incident évité est la preuve que les craintes d'encombrement spatial générées par Starlink sont tout à fait légitimes. Krag ajoute qu'il faut se soucier de la fréquence de ces évènements dans le futur, et qu'un contrôle du trafic spatial organisé, semblable à celui des avions sur Terre, devrait être mis en place, pour clarifier qui doit manœuvrer dans quel cas. Un tel besoin deviendra de plus en plus critique au fur et à mesure que le nombre d'occupants des orbites basses augmentera. D'après un communiqué de presse, les vaisseaux Starlink sont équipés de système de détection de collisions et devraient pouvoir les éviter de manière autonome. SpaceX n'a pas commenté sur la non-utilisation de ce système dans le cas de cette collision-ci.


Et pour la pollution lumineuse ?


Les problèmes de pollution lumineuse notés par la Royal Astronomical Society doivent encore être traités par SpaceX. L'entreprise de Musk a affirmé, notamment au magazine Business Insider, qu'ils "continuent de surveiller la visibilité des satellites à l'approche de leur orbite finale" depuis le sol. Cette information pour le moins évasive souligne le fait qu'il est encore trop tôt pour chiffrer précisément les dégâts en terme de pollution causés par ces soixante engins. Opération pourtant cruciale, afin d'anticiper l'impact des 12000 satellites sur l'observation du ciel depuis le sol. Un très grand nombre de recherches en astrophysique sont conduites depuis le sol. Citons par exemple les télescopes terrestres les plus importants, tels que le Very Large Telescope au Chili, le W.M. Keck à Hawaii, le MMT Observatory en Arizona… ainsi que quelques télescopes belges, comme TRAPPIST et SPECULOOS.





Depuis son lancement en mai, Starlink a déjà fait couler beaucoup d'encre. Ce déploiement massif d'engins spatiaux représente une véritable menace d'encombrement sur notre environnement spatial immédiat. Le fait qu'une seule mission puisse être mise sur pied sans plus d'étude de ses impacts a provoqué un choc au sein de la communauté astronomique. Cependant, la mission n'en est encore qu'à une phase de test. Les soixante premiers vaisseaux devraient permettre de quantifier mieux ces impacts en terme de pollutions spatiale, lumineuse et radio. Il reste à espérer que ces impacts une fois quantifiés seront mitigés, en concertation avec tous les utilisateurs de l'espace, scientifiques, amateurs ou commerciaux. Starlink n'est probablement qu'une première parmi de nombreuses missions à méga-constellations, et devra ouvrir la voie à une occupation aussi responsable que possible des orbites basses.


Sources

Blog de Marco Langbroek


Business Insider, "SpaceX lost contact with 3 of the Starlink internet satellites it launched in May, but the company seems pleased with its first batch overall", D. Mosher Jun. 28, 2019



Forbes, "SpaceX Declined To Move A Starlink Satellite At Risk Of Collision With A European Satellite" Jonathan O'Callaghan, Sept. 2, 2019


Forbes, "Not good enough: SpaceX reveals that 5 of its Starlink satellites have failed in orbit, Jonathan O'Callaghan, Jun. 30, 2019



SpaceNews, "OneWeb vouches for high reliability of its deorbit system", Caleb Henry July 10, 2017


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