• Judith Biernaux

SpaceX ferait-elle la sourde oreille aux astronomes ?


SpaceX remet le couvert : après un premier lancement en mai 2019, la deuxième vague de soixante satellites Starlink a décollé ce 11 novembre, et ce malgré les craintes de la communauté scientifique.



Les précédents épisodes de la saga Starlink font l'objet de posts sur ce blog ici et ici.


Starlink indigne


Le 24 mai 2019, la société SpaceX, fondée par Elon Musk, crée une vague d'indignation auprès de tous les observateurs du ciel de nuit. Elle annonce le lancement réussi d'un groupe de soixante satellites dans le cadre de la mission Starlink, une giga-constellation d'émetteurs spatiaux qui ont pour but de fournir une couverture Internet stable mondiale. Avec ce projet, Elon Musk voit grand : à terme, ce sont 12 000 satellites qui devraient peupler des orbites basses autour de la Terre pour garantir une couverture réseau totale et permanente de notre planète. Ce premier pas pour Starlink suscite de vives réactions : pollution lumineuse à cause de la réflectivité des satellites, signaux radio intempestifs, encombrement spatial, commercialisation de l'espace... les astronomes, en particulier la Royal Astronomical Society s'indignent : comment est-il possible qu'un projet d'une telle envergure, avec de telles conséquences sur les observations astronomiques, puisse se déployer sans que l'on n'en discute avec les acteurs de la recherche spatiale ? SpaceX répond, notamment via Twitter, que des mesures seront prises pour mitiger ces risques.


Six mois plus tard, ce 11 novembre, le même scénario se répète. Un paquet de soixante nouveaux satellites sont lancés, secouant à nouveau certains chercheurs et observateurs, défenseurs du ciel de nuit ou de l'environnement spatial. A priori, aucun changement dans le design des satellites ni dans le mode opératoire n'a été proposé pour réduire leurs craintes. C'est l'occasion de refaire le point sur ce que les protagonistes redoutent réellement, et sur les actions suggérées à SpaceX.


Quels sont les risques ?


La plupart des astronomes ont un avis sur Starlink, variant de "il faut tirer la sonnette d'alarme" à "avec pas mal d'ajustements, les observations devraient pouvoir continuer". Quoi qu'il en soit, les risques évoqués ci-dessous sont bien réels, c'est l'estimation de leur impact qui présente plus d'incertitude.


Des satellites éblouissants


Notre environnement spatial est déjà rempli de sondes, de télescopes et autres antennes, et jusqu'ici, les astronomes s'en accommodent très bien. Pourquoi alors tant d'affolement autour de Starlink ? Ces satellites-ci sont un peu spéciaux : ils sont brillants. En fonction de leur orientation, ils peuvent réfléchir beaucoup de lumière vers la Terre, en particulier en tout début et toute fin de nuit. Sur les images prises avec de longues expositions, les objets brillants en mouvement peuvent laisser des stries lumineuses. Naturellement, le problème des stries est moins grave pour les instruments capables de ne regarder qu'une petite portion de ciel à la fois. Au plus le champ d'observation est large, au plus le problème devient sérieux. Les instruments à très large champ permettent d'étudier des vues d'ensemble du ciel, notamment pour détecter des phénomènes transitoires, comme des variations de position ou de brillance d'objets célestes. Citons par exemple le projet Pan-STARRS, un groupe de quatre télescopes à Hawaii qui, lorsqu'il sera opérationnel, permettra de couvrir près de 6000 degrés carrés par nuit. La totalité de la surface du ciel représente environ 40 000 degrés carrés, mais il faut garder à l'esprit que la totalité du ciel n'est pas visible depuis un seul point sur Terre. Un autre projet, le LSST, reposera sur un instrument à très large champ, qui permettra quant à lui d'observer 18 000 degrés carrés par tranches de trois nuits, et ce dès 2022.

Une image d'un nuage de comète, sur laquelle un trait dû au passage d'un satellite est visible. Image : GIANLUCA MASI/The Virtual Telescope Project

L'astronome Olivier Hainaut explique dans cette nouvelle de Nature que la plupart des télescopes sur Terre s'en accommoderaient plutôt bien. D'après ses calculs, même si 27 000 nouveaux satellites étaient lancés, les télescopes de l'ESO situés au Chili perdraient moins d'un pour cent de leur temps d'observation normal pour les longues poses. Notons qu'en combinant les ambitions de Starlink, de OneWeb et d'Amazon, on arrive à environ 15 000 satellites. En ce qui concerne le LSST, des astronomes de l'Université de Californie à Davis se penchent en ce moment sur l'impact de 50 000 nouveaux satellites en orbite sur son temps d'observation.


Tout n'est pas perdu : depuis le premier lancement Starlink en mai, SpaceX clame que la réflectivité des satellites sera diminuée, notamment en peignant certaines surfaces en noir. Solution simple et directe s'il en est ! Malgré ces déclarations, le design des soixante nouveaux satellites lancés en novembre ne semble pas avoir beaucoup changé. Si les données de trajectoires de ces méga-constellations sont partagées avec les astronomes de manière transparente, ceux-ci pourraient accommoder leurs campagnes d'observation, mais cela ne représente pas une solution à la perte de temps d'obscurité disponible...


Des satellites assourdissants


Le radio-télescope FAST en Chine. Image : Nature /Ou Dongqu/Xinhua/ZUMA

La pollution générée par Starlink ne sera pas que lumineuse, elle se manifestera également dans les signaux radio. Les fréquences utilisées pour la plupart des communications satellites ont également un intérêt scientifique : la radioastronomie consiste à observer, ou écouter, le ciel de nuit dans ces fréquences. Cette discipline donne accès à de nombreux phénomène astrophysiques uniques et fascinants, comme le fond diffus cosmologique par exemple. L'utilisation des fréquences intéressantes pour la radioastronomie est régulée par des organismes compétents, et les radioastronomes doivent déjà s'accommoder de tous les engins en orbite à l'heure actuelle. Rajouter des dizaines de milliers de satellite dans l'équation, qui communiqueraient tous en permanence avec la Terre, leur causerait beaucoup de complications. Le risque principal est la corruption de données scientifiques par des signaux de télécommunications, un peu comme des photos mal développées ou des conversations noyées dans le bruit de fond. Là encore, tout n'est pas perdu : SpaceX et ses homologues pourraient accepter d'utiliser d'autres fréquences, moins pertinentes scientifiquement, ou pourraient décider d'éteindre leurs signaux lorsqu'ils passent au-dessus d'antennes radioastronomiques. Encore une fois, la communication de SpaceX à ce sujet reste évasive.


Des satellites encombrants


Bien évidemment, les méga-constellations comme Starlink représentent avant tout un risque majeur en terme de pollution spatiale. Notre voisinage spatial est rempli d'instruments scientifiques et de télécommunications, mais aussi d'objets bien moins utiles, comme des engins en fin de mission ou hors d'usage, qui sont des débris spatiaux. Les débris spatiaux représentent un risque de collision non négligeable pour les satellites utiles, à tel point que certains, comme la fameuse Station Spatiale Internationale, doivent de temps en temps manoeuvrer pour en éviter. Une collision représenterait non seulement un risque pour les objets impliqués, qui seraient inévitablement endommagés, mais aussi un risque d'avalanche : une collision génère des petits morceaux qui deviennent à leur tour des débris, qui augmentent le risque de collision.


C'est intuitif : rajouter des milliers de satellites sur les orbites basses représente un risque inconscient d'encombrement spatial. Le problème persiste même si les ambitions de Starlink sont révisées à la baisse : des ingénieurs d'Amazon ont calculé que même si seulement 5% des méga-constellations prévues pour la prochaine décennie est mise en route, la probabilité de collision avec l'un de ces engins augmenterait de 6%. D'ailleurs, parmi les soixante premiers satellites Starlink, l'un a déjà manqué de peu une collision avec un satellite de l'Agence Spatiale Européenne, comme expliqué dans ce post. L'ESA s'est vue obligée de manoeuvrer son satellite Aeolus d'observation de l'atmosphère. Et l'on n'est qu'à 120 satellites sur 12 000.


SpaceX avait pourtant annoncé que les satellites Starlink seraient équipés de système de détection de collision et pourraient manoeuvrer de manière autonome pour les éviter. Le chef du département des débris spatiaux à l'ESA, Holger Krag, commente qu'il "aimerait voir ça d'ici un ou deux ans".



De vraies actions préventives...?


Les méga-constellations deviennent une réalité, que cela plaise ou non aux observateurs du ciel de nuit, aux radioastronomes et aux acteurs spatiaux en général. Les risques qu'elles représentent sont seulement en cours d'évaluation, mais l'image qui se dessine ne laisse pas beaucoup de place à l'optimisme. Or, Starlink en particulier en est déjà à des phases de déploiement, ce qui ne laisse pas assez de temps aux chercheurs, astronomes et opérateurs d'instruments spatiaux pour en évaluer convenablement l'impact et s'y préparer. Amazon et OneWeb pourraient bien lui emboîter le pas, aggravant d'autant plus la situation.


Avec une communication apparemment positive mais évasive, SpaceX semble peu se soucier de l'impact écologique et scientifique de ses actions. Des stratégies simples existent pourtant. Les protagonistes déplorent le manque de concertation entre les opérateurs de ces méga-constellations et les autres utilisateurs de l'espace, qu'ils soient scientifiques ou même industriels. Les objectifs de ces méga-constellations soutiennent certes un progrès technique appréciable, mais les moyens mis en place pour y arriver font penser à un rouleau-compresseur qui dévaste tout pour tracer sa route. Une chose est sûre, le paysage spatial de la Terre est sur le point de changer radicalement.


Sources


Nature 575, 268-269 (2019)

Pages Web du LSST

Pages Web de Pan-STARRS



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