Les méga-constellations satellitaires risquent de ruiner l'astronomie à jamais

Des stries Starlink sont visibles sur cette image du ciel nocturne prise par le DeCam DELVE Survey. Enquête CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/DeCam DELVE

La communauté astronomique est sur les nerfs. Le nombre croissant de satellites passant par l'orbite terrestre basse rend presque impossible d'avoir une vue claire du ciel.

La véritable menace que ces méga-constellations représentent pour la communauté astronomique commence à peine à être comprise. UNE rapport publié la semaine dernière par l'American Astronomical Society a conclu qu'ils modifieront fondamentalement l'observation astronomique pour les recherches optiques et dans le proche infrarouge à l'avenir. Les images nocturnes sans le passage d'un satellite éclairé par le soleil ne seront plus la norme, écrivent les auteurs.

Les premiers satellites Starlink étaient déjà clairement visible peu de temps après le lancement l'année dernière, et certains observatoires ont trouvé leurs images du ciel nocturne ruiné . Jeudi, SpaceX devrait lancer son dernier lot de satellites Starlink, avec un ensemble de 60 pour rejoindre la flotte de 653 qui ont été lancées depuis mai 2019. Dans quelques années, l'ensemble du réseau devrait passer à 12 000 satellites, avec une extension possible à 42 000. OneWeb basé à Londres, poussant à travers un année de faillite et nouveau propriétaire , vient de trouver l'approbation FCC pour 1 280 satellites pour fournir des services à large bande aux consommateurs américains, et la société propose une constellation qui pourrait éventuellement s'étendre à 48 000 satellites . Amazon a finalement reçu l'approbation pour son Proposition de projet Kuiper lancer 3 236 satellites pour son propre service Internet par satellite, et ce n'est probablement que le début. L'astronomie telle que nous la connaissons ne sera plus jamais la même.

Une vidéo accélérée du passage d'un groupe de satellites Starlink au-dessus de Maunakea, Hawaï, les 12 et 13 novembre 2019.

OBSERVATOIRE INTERNATIONAL GEMINI/NOIRLAB/NSF/AURA

La visibilité des satellites SpaceX Starlink a vraiment choqué tout le monde, déclare Megan Donahue, astronome à la Michigan State University et ancienne présidente de l'AAS. Alors que de nombreuses personnes étaient ravies de voir un train de lumières brillantes se déplacer dans le ciel par une nuit claire, les astronomes savaient que ces lumières finiraient par former de longues traînées blanches sur les images recueillies par leurs télescopes, effaçant les étoiles et les objets célestes qu'ils étaient. essayer d'observer. Imaginer le ciel rampant avec ceux-ci est effrayant pour les astronomes, dit-elle.

Un satellite de photobombage n'a rien de nouveau - cela arrivera forcément avec plus de 2 600 satellites actifs zippé autour de la Terre. Mais selon Jeff Hall, directeur de l'Observatoire Lowell et co-auteur et éditeur du rapport AAS, la grande majorité d'entre eux sont faibles, en particulier ceux à très haute altitude. S'ils apparaissent dans l'image, ce sont de très petits points. Ils posent à peine un problème.

Parce que ces nouvelles constellations sont déployées sur des orbites inférieures, elles sont beaucoup plus lumineuses, laissant derrière elles de longues traînées lumineuses sur l'image et déformant parfois d'autres parties des données. Et parce qu'il y en a tellement, essayer de les garder hors de son champ de vision est un jeu perdant de whack-a-mole. Autrefois, une image sur 100 ne pouvait peut-être pas être utilisée à cause d'un satellite interférant. Les astronomes sont maintenant confrontés à la possibilité de perdre jusqu'à deux tiers de leurs données à cause de ces traînées satellites.

Les nouveaux satellites LEO n'affectent pas tous les programmes d'astronomie de la même manière. Le travail de Hall, par exemple, fait des observations de spectrographes optiques (les longueurs d'onde de la lumière émise par une source) afin de mesurer des variations très spécifiques dans les étoiles individuelles. Ces images ne seront affectées que si le satellite vole juste devant le télescope.

Mais pour les télescopes de nouvelle génération qui sont extrêmement sensibles ou qui effectuent des observations à large champ qui surveillent d'immenses étendues du ciel, Starlink et d'autres constellations seront un problème paralysant. Les observatoires qui recherchent des objets à proximité, comme le télescope panoramique et le système de réponse rapide (Pan-STARRS) de l'Université d'Hawaï, sont déjà trouver leurs images détruites par les mouvements des satellites Starlink . S'il y a un astéroïde sur une trajectoire de collision avec la Terre, les données pourraient maintenant être trop corrompues pour que nous puissions le trouver assez tôt et planifier une réponse appropriée.

L'exemple le plus frappant est probablement l'observatoire Vera C. Rubin au Chili (anciennement appelé le grand télescope synoptique), une installation d'un milliard de dollars conçue pour aider les astronomes à détecter des signaux optiques et proche infrarouge extrêmement faibles. Il sera utilisé pour cartographier de petits objets éloignés et sonder la matière noire et l'énergie noire. Les simulations suggèrent que jusqu'à 30% des images de Vera Rubin seront en proie à au moins une piste satellite Starlink lorsque la constellation complète est déployée. Des centaines d'investigations scientifiques reposant sur ces données pourraient s'arrêter, retardant certaines découvertes de plusieurs générations.

Selon Donahue, un objectif idéal serait de réduire la luminosité de ces satellites d'un facteur 100. À cette fin, le rapport AAS décrit plusieurs solutions potentielles censées être pratiques à la fois pour les astronomes et les opérateurs de satellites. Par exemple, un nouveau logiciel pourrait prévenir les astronomes quand et où les satellites sont censés passer au-dessus . Cela pourrait les aider à contourner ces moments ou même masquer la lumière des satellites pendant l'exposition, et cela pourrait également être utilisé dans le traitement d'image pour soustraire les traînées satellites des données elles-mêmes.

Pour les opérateurs de satellites à la recherche de solutions, il existe également des objectifs commerciaux à prendre en compte. Après tout, la solution la plus rapide et la plus efficace serait d'arrêter de lancer des constellations - et c'est tout simplement un non-démarrage.

Une option consiste à rendre les satellites moins réfléchissants. SpaceX a testé un prototype DarkSat peindre sur un satellite Starlink en janvier, mais il n'a pas réussi à réduire de manière significative la luminosité . La société installe actuellement un pare-soleil déployable appelé VisorSat sur tous ses satellites à l'avenir, mais il y a un débat parmi les scientifiques quant à si c'est vraiment une solution efficace .

Selon Hall, l'une des meilleures approches consiste à ajuster l'orientation du satellite dans l'espace afin que la surface réfléchissante soit tournée vers le sol, ce qui minimise la brillance observée par les télescopes de surface. Je l'ai personnellement observé moi-même avec certains des satellites SpaceX où ils ont effectué des ajustements d'attitude, dit-il. Vous pouvez toujours les voir passer, mais à peine - ils sont très faibles.

L'un des plus grands conflits auxquels les opérateurs de satellites seront confrontés concernera les altitudes de leurs constellations. Greg Wyler, fondateur de OneWeb a argumenté que la constellation de son entreprise était moins susceptible d'entraîner collisions de satellites grâce à son orbite supérieure de 1 200 kilomètres. Alors que quelque chose comme Starlink cherche à couvrir la planète avec beaucoup plus de satellites en orbite à une distance plus proche, les satellites sur des orbites plus élevées ont une plus grande empreinte de communication, ce qui signifie que chacun peut couvrir une plus grande partie de la Terre. Cela pourrait réduire le nombre total de satellites dans le ciel.

Malheureusement, comme le souligne l'article de l'AAS, plus l'orbite est élevée, plus le satellite reste longtemps dans le champ de vision. C'est peut-être un peu moins brillant, mais à toutes fins utiles, c'est tout aussi perturbateur pour les observations astronomiques, potentiellement toute la nuit. Le rapport recommande aux entreprises de s'abstenir de mettre des constellations au-dessus d'une altitude de 600 kilomètres.

Heureusement, cependant, toutes ces entreprises sont des partenaires volontaires pour trouver comment résoudre le problème. Le rapport AAS comportait de nombreuses contributions de SpaceX et de OneWeb. Ils pensent que ce qu'ils font est vraiment cool - et ils pensent que ce que nous faisons est vraiment cool, dit Hall. Nous essayons donc de coexister ici.

Les astronomes doivent compter sur cette bonne volonté des opérateurs de satellites. Il n'y a aucun obstacle technique ou réglementaire au lancement d'une constellation de satellites ultra-brillants qui pourraient rendre impossibles la plupart ou la plupart des programmes d'astronomie.

Hall et ses collègues prévoient de remédier à cette lacune réglementaire et de formuler des recommandations lors d'une nouvelle série d'ateliers qui débuteront au printemps prochain. Et ils s'attendent à ce que SpaceX et d'autres coopèrent également sur ce front. Les opérateurs de satellites du monde entier sont incités à éviter le chaos qui pourrait survenir s'ils avaient tous carte blanche pour lancer ce qu'ils voulaient dans l'espace.

Ce sont des recommandations politiques qui devront être soumises aux Nations Unies, dit Hall. C'est un problème international. Et il devra être résolu dans le cadre d'un organe international. Cependant, quand l'ONU et ses pays membres adopteront et appliqueront réellement ces règles, c'est une toute autre question.

Correction du 08/09/20 : une citation erronée de Hall a été corrigée.

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