Voici comment seulement quatre satellites pourraient fournir Internet dans le monde entier

Satellite à haute altitude Pixabay

Malgré ce que SpaceX et d'autres sociétés suggèrent avec des projets comme Starlink, vous n'avez pas besoin de méga-constellations comprenant des milliers de satellites - et toutes les aggravations qu'ils causent - pour fournir une couverture Internet mondiale au monde. Nous savons depuis les années 1980 que si vous êtes d'accord pour vous contenter d'une connexion un cran en dessous des vitesses de qualité des joueurs (décalage d'environ une demi-seconde), alors une couverture mondiale continue est possible. avec une constellation de seulement quatre satellites placés à des altitudes beaucoup plus élevées .

Mais HughesNet et ViaSat, les plus grands fournisseurs d'accès Internet par satellite au monde qui opèrent sur ces orbites, n'offrent rien de proche d'une couverture mondiale. D'autres réseaux satellitaires qui fournissent des services de télédétection et de navigation sont également terriblement en deçà de cette norme. Ce qui donne?

Sans surprise, le gros obstacle est le coût. Plusieurs facteurs contribuent à dégrader l'orbite d'un satellite. Ceux-ci incluent la traînée naturelle, les perturbations du champ de gravité terrestre, l'attraction gravitationnelle interférente du soleil et de la lune, et même la pression causée par le rayonnement solaire. Pour lutter contre ces problèmes, vous avez besoin d'une énorme quantité de propulseur sur le satellite pour stabiliser son orbite de manière constante, une quantité qui double généralement la masse du satellite. Les coûts de fabrication, de lancement et d'exploitation sont tout simplement trop élevés pour l'astuce à quatre satellites.

Une nouvelle étude menée par des ingénieurs de The Aerospace Corporation et publiée dans Communication Nature propose une approche contre-intuitive qui transforme ces forces dégradantes en forces qui aident réellement à maintenir ces satellites en orbite. Si cela fonctionnait, cela signifierait que seulement quatre satellites pourraient fournir une couverture mondiale continue pour une fraction du coût.

Actuellement, les orbites de ces satellites sont elliptiques et les forces du soleil et de la lune créent des instabilités qui brisent la constellation au fil du temps. Patrick Reed de l'Université Cornell et ses collègues voulaient rendre les orbites plus circulaires, laissant les satellites se débrouiller avec moins de manœuvres propulsives et des besoins en propulseur inférieurs. Et ils voulaient le faire de manière à ce que les satellites puissent toujours fournir une couverture presque mondiale.

L'équipe a effectué des simulations qui ont examiné quels types de configurations orbitales pouvaient le mieux transformer les forces dégradantes en celles qui favorisaient réellement une orbite circulaire stable. Les cas où, par exemple, la gravité du soleil briserait normalement la constellation pourraient désormais lier la constellation. Les simulations portaient sur des constellations de quatre satellites qui passeraient au moins 6 000 jours (16,4 ans en orbite).

Après avoir analysé les simulations à l'aide du supercalculateur Blue Waters de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, l'équipe a trouvé deux modèles qui pourraient fonctionner. Dans l'un, la constellation complète une orbite sur une période de 24 heures, à une altitude de 22 000 miles, et atteint une couverture continue d'environ 86% du globe. L'autre fonctionne sur une période de 48 heures à une altitude de 42 000 milles et couvre 95 % du globe. Toutes les zones qui ont subi des pannes ne subiraient pas plus d'environ 80 minutes d'indisponibilité par jour.

Certes, les vitesses Internet seraient plus lentes en raison du temps supplémentaire nécessaire pour envoyer le signal depuis une orbite beaucoup plus élevée. Pour la plupart des utilisateurs de systèmes de données, cependant, un délai supplémentaire d'un quart de seconde est difficile à percevoir, car il y a tellement d'autres retards dans les ordinateurs et les réseaux de données, explique Roger Rusch, président de la société de conseil en télécommunications TelAstra.

Dans ces systèmes, les satellites (chacun pesant environ 1,2 tonne) auraient besoin d'environ 60 % de propulseur en moins sur toute la période de 6 000 jours que s'ils étaient en orbite dans des configurations plus conventionnelles, ce qui pourrait réduire leur masse de plus de moitié et la rendre beaucoup plus importante. plus facile à construire et à lancer. Cela pourrait également permettre d'installer de meilleurs systèmes d'instrumentation et d'alimentation (les satellites à haute altitude ont besoin de plus de puissance pour renvoyer les signaux vers la Terre).

Reed dit que le travail était motivé par le désir de laisser des pays ou des entreprises plus petits exploiter des constellations offrant une couverture quasi continue. L'argument est qu'avec des coûts réduits, il serait plus facile pour ces groupes de construire, lancer, exploiter et suivre seulement quelques satellites sur une orbite plus élevée, par rapport à une constellation tentaculaire de milliers en orbite terrestre basse.

Des experts comme Rusch sont optimistes quant aux conclusions de la nouvelle étude : il affirme que les coûts d'investissement et d'exploitation d'un système de satellites LEO sont trois à cinq fois plus élevés que ceux d'un système à haute altitude avec la même capacité. Les astronomes et les experts en débris spatiaux inquiets des effets négatifs de projets comme Starlink pourraient également apprécier le concept.

D'autres sont un peu plus prudents. Anton Dolgopolov, analyste principal de la société d'analyse et d'ingénierie Bryce Space and Technology, souligne que les systèmes LEO présentent encore de puissants avantages, par exemple, ils ont plus de facilité à assurer la couverture des communautés proches des pôles. De plus, dans un réseau composé de centaines à des milliers de satellites, cela ne perturbera pas vraiment le service si quelques-uns ne se lancent pas ou ne fonctionnent pas correctement. Et les satellites LEO peuvent être désorbités et remplacés beaucoup plus rapidement.

En d'autres termes, les nouveaux modèles ne sont que des possibilités théoriques, aussi intéressantes soient-elles. Dans le monde réel, les obstacles techniques et économiques pourraient obscurcir les espoirs d'une solution facile.

Correction 1/20 : Ce billet a été mis à jour pour corriger une erreur technique concernant la conception de la nouvelle constellation.

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