comment les essaims de satellites constituent une menace croissante pour l’astronomie

Une vue super grand angle des satellites Starlink traversant un ciel nocturne

Les satellites Starlink parcourent (verticalement) une photo accélérée du ciel nocturne près de la forêt nationale de Carson, au Nouveau-Mexique.Crédit : M. Lewinsky (CC PAR 2.0)

Cela fait trois ans que SpaceX, une société aérospatiale de Hawthorne, en Californie, a lancé son premier lot de satellites de communication Internet Starlink, susciter l’inquiétude parmi les astronomes sur les stries que les satellites laissent sur les photographies du ciel nocturne. Depuis lors, de nombreux autres Starlinks ont été lancés : plus de 2 300 d’entre eux orbitent désormais autour de la Terre, soit près de la moitié de tous les satellites opérationnels.

Les scientifiques ont fait quelques progrès pour faire face à l’assaut. Par exemple, dans quelques jours, l’Union astronomique internationale (UAI) lancera un site Web comprenant des outils pour aider les opérateurs de télescopes à prévoir les emplacements des satellites afin qu’ils puissent pointer leurs instruments ailleurs.1.

Mais l’accumulation de preuves révèle à quel point ces «mégaconstellations» de satellites interféreront avec les observatoires astronomiques et autres observateurs du ciel dans le monde entier. Et les sociétés satellites n’ont pas encore trouvé de solution. SpaceX avait essayé de résoudre le problème en mettant des stores bloquant le soleil sur ses Starlinks pour atténuer leur apparence dans le ciel nocturne. Mais La nature a appris que l’entreprise avait cessé de le faire.

Des dizaines de milliers de nouveaux satellites pourraient être lancés dans les prochaines années. “C’est une trajectoire insoutenable”, déclare Meredith Rawls, astronome à l’Université de Washington à Seattle. « Pour le moment, notre science va bien. Mais à quel moment allons-nous manquer une découverte ?

Le bilan des mégaconstellations

Depuis le lancement des premiers Starlinks, les astronomes ne paniquent plus à propos des satellites observations scientifiques de photobombage pour organiser une réponse globale. Après une série d’ateliers internationaux en 2020 et 2021, l’IAU a mis en place un Centre pour la protection du ciel sombre et calme contre les interférences des constellations satellitaires. Son site Web qui sera bientôt lancé est destiné à servir de plaque tournante pour les astronomes, les décideurs, les opérateurs de satellites et le public afin de coordonner la manière de réduire les impacts des satellites qui traversent le ciel.

Une étude récente suggère que les futures constellations de satellites seront les plus visibles pendant les nuits d’été à des latitudes d’environ 50 degrés sud et 50 degrés nord, où de nombreuses installations astronomiques européennes et canadiennes sont basées.deux. Si SpaceX et d’autres sociétés lancent les 65 000 satellites qu’ils ont proposés, des points lumineux bourdonneront dans le ciel toute la nuit à ces latitudes autour du solstice d’été, selon l’étude. Aux heures du lever et du coucher du soleil, environ une étoile sur 14 visible à l’œil nu sera en fait un satellite.

“C’est vraiment assez horrifiant”, déclare Samantha Lawler, astronome à l’Université de Regina au Canada, qui a dirigé les travaux.

Les observatoires astronomiques qui étudient de vastes étendues du ciel plutôt que de se concentrer sur des objets célestes individuels seront les plus touchés. Le Zwicky Transient Facility (ZTF), qui surveille de larges pans du ciel à l’aide d’un télescope de 1,2 mètre sur Palomar Mountain, en Californie, avait des traînées satellites dans 18% de ses images prises au crépuscule en août 20213. Et ce nombre a augmenté à mesure que le nombre de satellites augmentait, explique l’auteur principal Przemek Mróz, astronome à l’Université de Varsovie. Il a effectué une analyse préliminaire des données ZTF d’avril 2022 et a constaté que les traînées satellites affectaient environ 20 à 25 % des images crépusculaires.

Jusqu’à présent, le ZTF n’a pas vu beaucoup de ses mesures endommagées par des traînées de satellites, en partie parce que ses méthodes de traitement d’image peuvent détecter et masquer les traînées de satellites, explique Mróz. Mais d’autres observatoires sont confrontés à des défis plus importants, en particulier l’observatoire Vera C. Rubin, un télescope de 8,4 mètres de large financé par les États-Unis et en construction au Chili. Parce qu’il photographiera l’intégralité du ciel visible tous les trois jours, il sera particulièrement vulnérable aux traînées de satellites traversant ses images. Rawls et d’autres astronomes travaillent sur des moyens d’atténuer les dégâts, tels que des algorithmes capables d’identifier et d’effacer les traînées satellites des données. Mais réparer les données demande encore beaucoup de temps et d’énergie. “Cela bouffe ma carrière”, dit Rawls.

Un ciel chargé

Le nombre croissant de satellites menace également d’affecter négativement le domaine de la radioastronomie et d’augmenter la quantité de débris spatiaux. D’autres impacts plus larges pourraient affecter la vie dans le monde entier : la présence de satellites contribue à une lueur de fond dans le ciel qui peut désorienter les animaux qui dépendent de la navigation céleste. Les séquences satellites peuvent également interférer avec les systèmes de connaissances humaines, tels que les systèmes de connaissances autochtones qui s’appuient sur des informations provenant du ciel sombre pour marquer des événements importants tout au long de l’année.4.

La menace croissante des constellations de satellites s’ajoute à d’autres dégradations du ciel nocturne telles que la pollution lumineuse, explique Karlie Noon, doctorante en astronomie et associée de recherche autochtone à l’Université nationale australienne de Canberra. “De la même manière que nos terres ont été colonisées, nos cieux sont maintenant colonisés”, dit-elle. « Et il ne s’agit pas seulement des peuples autochtones. Elle souligne que des entreprises ont lancé des satellites sans nécessairement consulter la communauté scientifique.

Certains opérateurs de satellites ont travaillé pour atténuer le problème. Des entreprises telles que SpaceX, OneWeb à Londres et Project Kuiper d’Amazon à Seattle, Washington, ont rencontré régulièrement l’UAI et les sociétés astronomiques nationales sur les moyens de réduire l’impact des satellites. EspaceX ont testé des méthodes de gradation de ses Starlinks, y compris l’installation de parasols. Les pare-soleil réduisent la luminosité des satellites5, mais ils semblent avoir été laissés de côté par la dernière génération de Starlinks. Ces satellites, lancés depuis septembre, utilisent des lasers au lieu de la radio pour communiquer entre eux, et les pare-soleil interfèrent avec ces communications.

SpaceX travaille plutôt sur d’autres atténuations telles que l’ajout d’autocollants ou d’autres matériaux aux miroirs satellites pour refléter la lumière loin de la Terre, a déclaré David Goldstein, un ingénieur de la société, lors d’un webinaire organisé par la Fédération britannique des sociétés astronomiques (FAS). plus tôt ce mois-ci.

La façon dont cela pourrait fonctionner est toujours en cours de tri. Une analyse non publiée de 102 observations de la luminosité des Starlinks au fil du temps suggère que ceux de la nouvelle génération semblent plus brillants que ceux connus pour avoir des pare-soleil. Cependant, ils ne sont pas aussi brillants que les Starlinks originaux sans pare-soleil, explique Anthony Mallama, un astronome à la retraite de Bowie, Maryland, qui a dirigé l’analyse.

Pendant ce temps, OneWeb a lancé 428 d’un ensemble initial prévu de 648 satellites. Ils orbitent à des altitudes beaucoup plus élevées que les Starlinks – 1 200 kilomètres contre 550 kilomètres. Les satellites sont généralement plus faibles que Starlinks simplement parce qu’ils sont plus éloignés, mais leur luminosité peut varier considérablement en fonction de la manière dont ils captent et réfléchissent la lumière du soleil.

Une étude préliminaire de 50 satellites OneWeb en 2021 a révélé que près de la moitié d’entre eux étaient un peu plus lumineux que la limite “sûre” spécifiée par les astronomes, déclare Jeremy Tregloan-Reed, astronome à l’Université d’Atacama à Copiapó, au Chili. OneWeb se dit engagé à réduire la visibilité de ses satellites ; il utilise un télescope en Sicile pour mesurer leurs luminosités et s’appuie sur ces informations pour concevoir de futurs satellites plus faibles, a déclaré Maurizio Vanotti, vice-président du développement des infrastructures spatiales et des partenariats de OneWeb, au webinaire FAS.

Le projet Kuiper d’Amazon, qui ajouterait plus de 3 200 satellites, prévoit de lancer ses 2 premiers satellites prototypes d’ici la fin de cette année. L’un d’eux contiendra un pare-soleil afin que l’entreprise puisse comparer sa capacité à atténuer la luminosité des satellites.

Il n’y a pas de lois réglementant la luminosité des satellites dans le ciel nocturne, bien que l’UAI et d’autres organisations astronomiques poussent les Nations Unies à reconnaître le problème. Des représentants de nombreux pays discuteront de la protection du ciel lors d’une réunion du Comité des Nations Unies sur les utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique qui débutera à Vienne le 1er juin.

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