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    Les astronomes sont sérieusement préoccupés par les constellations de satellites

    Crédit :Celestrak

    Imaginez l'espace autour de la Terre rempli de dizaines de milliers de satellites de communication. Ce scénario se met lentement en place, et cela inquiète les astronomes. Maintenant, un groupe d'astronomes a écrit un article décrivant des préoccupations détaillées, et comment tous ces satellites pourraient avoir un grave, impact négatif sur l'astronomie au sol.

    SpaceX et d'autres sociétés jettent leurs yeux capitalistes sur l'espace autour de la Terre. SpaceX et OneWeb sont jusqu'à présent les seules entreprises à lancer une partie de leurs constellations de satellites. Mais un certain nombre d'autres entreprises ont l'intention de faire de même, et éventuellement, tous ces satellites se compteront par dizaines de milliers.

    La communauté astronomique a fait part de certaines inquiétudes concernant ces constellations de satellites. La Royal Astronomical Society et l'American Astronomical Society ont toutes deux publié des déclarations exprimant leur inquiétude et leur désir de travailler avec des entreprises du secteur des constellations de satellites. Ces déclarations sont polies, prudents dans leurs critiques, et écrit dans un esprit de coopération.

    Mais ce nouvel article expose toutes les préoccupations de la communauté astronomique, sauvegardé avec des données, et insiste avec plus d'insistance.

    Une constellation de satellites est un groupe de satellites artificiels qui travaillent ensemble pour fournir une couverture de communication mondiale ou quasi mondiale. Ils ont le potentiel de rendre l'Internet haut débit disponible presque partout. Évidemment, il y a beaucoup d'avantages à cela.

    Mais il y a des critiques, trop, et trois astronomes de l'INAF-Osservatorio Astronomico di Roma en Italie, ont présenté ces critiques en détail. Les trois sont Stefano Gallozzi, Marco Scardia et Michèle Maris. Leur article est intitulé « Préoccupations concernant les observations astronomiques au sol :une étape pour sauvegarder le ciel astronomique ».

    60 satellites Starlink empilés juste après leur lancement le 24 mai 2019. Crédit :SpaceX Photos – Starlink Mission, CC0

    Lorsque vous additionnez tous les satellites que les entreprises souhaitent lancer dans le cadre de leurs constellations, vous obtenez quelque part autour de 50, 000 satellites. La question est, quel effet ces satellites auront-ils sur l'astronomie au sol ? Les auteurs du rapport affirment que tous ces satellites endommageront inévitablement l'observation astronomique.

    Note aux lecteurs :l'anglais n'est pas la langue maternelle des auteurs de l'article, donc certaines des citations contiennent de petites incohérences, mais le sens est clair.

    "En fonction de leur altitude et de la réflectivité de surface, leur contribution à la luminosité du ciel n'est pas négligeable pour les observations professionnelles au sol, " dit le rapport dans l'introduction. " Avec l'énorme quantité d'environ 50, 000 nouveaux satellites artificiels pour les télécommunications devraient être lancés en orbite moyenne et basse, la densité moyenne des objets artificiels sera de> 1 satellite pour le degré carré du ciel ; cela nuira inévitablement aux images astronomiques professionnelles."

    SpaceX est le plus avancé dans le déploiement de sa constellation, et leur nom apparaît fréquemment dans le journal. Le système Starlink de SpaceX a déjà lancé près de 250 de leurs satellites, et ils prévoient d'en déployer jusqu'à 42, 000 satellites au total. Selon le journal, ces satellites "brilleront de la troisième à la septième magnitude dans le ciel après le coucher du soleil et avant l'aube".

    Les auteurs disent que tous ces satellites laisseront inévitablement des traces dans les images astronomiques, et peut inhiber la recherche d'objets géocroiseurs. Il y a un certain degré de risque que nous ne décelions pas un impact potentiel à cause de ces satellites.

    Mais ce ne sont pas seulement les images qui seront affectées négativement, selon le rapport. "De sérieuses inquiétudes sont également communes à d'autres longueurs d'onde éligibles pour une enquête au sol, en particulier pour la radioastronomie, dont les détecteurs sont déjà saturés par l'irradiation omniprésente des communications satellitaires depuis les stations spatiales ainsi que depuis le sol."

    Il n'y a que 172 étoiles dans tout le ciel dépassant la luminosité attendue des satellites Starlink. Les satellites LEO à plus haute altitude (par exemple, à plus de 1000 km d'altitude) seront visibles toute la nuit, atteignant environ la 8e magnitude. Crédit :Gallozzi et al, 2020

    De retour en mai 2019, Elon Musk a tenté d'écarter toute préoccupation astronomique concernant Starlink. Parmi ses brusques rejets de critiques figurait sa déclaration selon laquelle "Nous devons de toute façon déplacer les télescopes en orbite. L'atténuation atmosphérique est terrible."

    Musk a un énorme profil dans la communauté spatiale, ses paroles ont donc pu convaincre certains qu'il n'y a pas de problèmes entre Starlink et l'astronomie. Mais Musk est un entrepreneur, pas un scientifique.

    Pour toutes ses réalisations, Musk n'est pas un expert en astronomie ou en observation astronomique. Sa déclaration selon laquelle Starlink "aura un impact d'environ 0% sur les progrès de l'astronomie" est-elle exacte et informée ?

    Les trois auteurs du nouvel article ne semblent pas le penser. Ils décrivent les risques que les constellations de satellites font peser sur l'astronomie, et il ne s'agit pas seulement de savoir s'ils sont visibles à la lumière optique. Ils soulignent qu'il y a "des effets dangereux résultant de tels changements dans la population de petits satellites. Une stratégie dédiée d'intervention urgente pour sauvegarder et protéger chaque bande astronomique observable depuis le sol est décrite".

    Les auteurs commencent par le commencement, en soulignant les énormes progrès de compréhension apportés par les observations au sol. "Pendant des siècles, les observations astronomiques au sol ont conduit à des progrès exceptionnels dans notre compréhension scientifique des lois de la nature." C'est difficile à discuter.

    Dans la première section de l'article, ils parlent de la façon dont l'astronomie spatiale, ou des télescopes spatiaux, ont contribué à la connaissance. Mais ils soulignent que l'astronomie au sol et l'astronomie spatiale ont besoin l'une de l'autre et produisent la meilleure science lorsqu'elles travaillent ensemble. "Sans observations au sol, l'astronomie spatiale la plus actuelle serait inutile ou impossible."

    Un tableau de l'article « Préoccupations concernant les observations astronomiques au sol :une étape pour sauvegarder le ciel astronomique ». Crédit :Gallozzi et al, 2020

    Il est sûr de dire que les auteurs ne sont pas d'accord avec l'affirmation désinvolte de Musk selon laquelle "Nous devons de toute façon déplacer les télescopes en orbite. L'atténuation atmosphérique est terrible."

    Peut-être que Musk n'a jamais entendu parler d'optique adaptative. L'optique adaptative permet aux télescopes terrestres modernes de surmonter l'effet de l'atmosphère sur les observations. Les télescopes à venir comme le télescope européen extrêmement grand et le télescope de trente mètres comportent une optique adaptative au cœur de leurs conceptions.

    Les auteurs soulignent également ce qui devrait être clair pour quiconque y réfléchit très longtemps :par rapport à l'astronomie au sol, les télescopes spatiaux sont extrêmement chers. Et risqué.

    Les progrès de la technologie des télescopes sont réalisés ici sur Terre. Leur déploiement est la partie risquée, mais les technologies ont déjà été testées et développées ici sur Terre. Comme le soulignent les auteurs de l'article, tester et développer de nouvelles technologies de télescope n'est pas réalisable dans l'espace.

    "Une limitation majeure des télescopes spatiaux est qu'ils ne peuvent pas être entretenus, remis à neuf ou réparé après le lancement." Le Hubble est une exception, et d'autres télescopes spatiaux n'ont pas été entretenus. Une fois qu'ils ont terminé, ils ont fini.

    « Par rapport aux observatoires au sol, la durée de vie moyenne des télescopes spatiaux est de l'ordre de quelques décennies ou moins. Au contraire, observatoires au sol dure plusieurs décennies, avec des télescopes installés au début de l'ère spatiale fonctionnant à nouveau de manière rentable. les télescopes spatiaux deviennent technologiquement obsolètes, tandis que leurs homologues au sol continuent de travailler.

    Magnitude apparente des satellites au cours d'une nuit d'observation en fonction de l'altitude. Crédit :Gallozzi et al; 2020

    Nous pouvons le voir avec le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral (ESO). Le VLT est composé de quatre unités principales, dont le premier a vu le jour en 1998. Au fil des ans, il a été mis à jour plusieurs fois, augmentant à chaque fois ses capacités d'observation. Deux de ses instruments, SPHERE (première lumière juin 2014) et ESPRESSO (première lumière septembre 2016) sont conçus pour étudier les exoplanètes, quelque chose qui n'était pas important lorsque le VLT a été conçu. Autres instruments, comme VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-infrared) ont été mis à niveau pour étudier les exoplanètes.

    Les télescopes spatiaux sont également coûteux par rapport aux télescopes au sol. Le télescope spatial James Webb est en développement depuis 20 ans, et cela coûtera 10 milliards de dollars américains. Mais la prochaine génération de télescopes au sol, comme le télescope géant de Magellan et le télescope européen extrêmement grand, coûtera environ 1 milliard de dollars chacun. Et ils survivront probablement au JWST de plusieurs décennies.

    La partie essentielle de l'article traite des problèmes réels auxquels l'astronomie au sol sera confrontée à partir des constellations de satellites. Dans certaines longueurs d'onde électromagnétiques, les télescopes spatiaux sont beaucoup plus efficaces que les télescopes au sol. Dans l'infrarouge lointain par exemple, l'atmosphère en bloque une grande partie. Mais cela ne dit pas tout.

    Dans l'article, les auteurs parlent de dégradation du ciel. Cette dégradation provient non seulement de la pollution lumineuse au sol, mais "c'est aussi dû aux flottes de satellites artificiels qui croisent et marquent les observations avec des traînées/sentiers parallèles brillants à toutes les latitudes."

    Starlink à lui seul aimerait en placer jusqu'à 40, 000 satellites en orbite. Ce n'est qu'une entreprise sur plusieurs qui envisage de lancer des constellations de satellites. Personne ne sait combien il y en aura finalement, mais il est juste d'utiliser un 50, 000 chiffre satellite pour discussion.

    "Les astronomes sont extrêmement préoccupés par la possibilité que le ciel vu de la Terre soit recouvert par des dizaines de milliers de satellites, qui dépassera largement les environ 9, 000 étoiles visibles à l'œil nu, ", disent les auteurs. "Ce n'est pas une menace lointaine :elle est déjà en train de se produire."

    C'est ce qui préoccupe les astronomes. Quelques satellites Starlink visibles dans une mosaïque d'une image astronomique. Crédit :Laboratoire national de recherche en astronomie optique-infrarouge de la NSF/NSF/AURA/CTIO/DELVE

    Les trois astronomes décomposent tous les chiffres de la flotte croissante de satellites de la Terre. Compte tenu des angles de vue, altitude, et la luminosité les amène à cette conclusion :« Ainsi, avec 50K satellites, la "normalité" sera un ciel encombré d'objets artificiels :chaque degré carré du ciel aura un satellite rampant dedans pendant toute la nuit d'observation, accessible et visible par des caméras astronomiques, et pas seulement par une instrumentation professionnelle."

    Selon les auteurs, toute cette pollution lumineuse nuira gravement à l'observation astronomique. Ils reconnaissent que SpaceX expérimente un satellite "sombre" peint en noir pour réduire la réflectivité. Mais ils soulignent que 75% de la surface du satellite sont des panneaux solaires, qui ne peut évidemment pas être peint. Ils soulignent également les problèmes liés à la peinture noire d'un satellite :« Si le corps du satellite est empêché de réfléchir la lumière du soleil, il absorbera le rayonnement, trop chauffer [causant] des échecs possibles, [et] augmentera donc probablement la gestion des risques pour l'ensemble de la flotte et rendra la solution de revêtement noir inefficace, voire contre-productive. »

    Ensuite, il y a tout le problème des interférences de la bande radio. "Même avec les meilleures procédures de revêtement et d'atténuation pour réduire l'impact sur les observations astronomiques visuelles, ce qui est souvent omis ou oublié, c'est que les constellations de télécommunications brilleront dans les bandes de longueur d'onde radio, observable depuis le sol."

    Il existe des accords vieux de plusieurs décennies depuis le début de l'ère spatiale qui réservent certaines fréquences radio à certains usages. Les fréquences de certains atomes et molécules dans l'espace sont réservées à la radioastronomie. Il s'agit notamment du monoxyde de carbone, ses isotopes et H 2 O.

    Les radioastronomes doivent déjà faire face à toutes sortes d'interférences. Selon les auteurs, ce sera bien pire. "Ce qui n'est pas largement reconnu, c'est que le développement des réseaux de télécommunications de dernière génération (à la fois depuis l'espace et depuis la Terre) a déjà un impact profond sur les observations radio-astronomiques (dans toutes les sous-bandes) :avec les flottes de satellites LEO, il est bien certain que la situation pourrait devenir insupportable."

    Ensuite, il y a la question de la légalité, et quels organismes peuvent autoriser le déploiement de constellations de satellites.

    Le nombre d'objets autour de la Terre augmente rapidement. Crédit :Gallozzi et al; 2020

    Les auteurs citent la déclaration de 1994 de l'Organisation des Nations Unies pour l'éducation, Organisation scientifique et culturelle (UNESCO). Cette déclaration dit, « Les personnes appartenant aux générations futures ont droit à une Terre non contaminée et non endommagée, y compris les cieux purs; ils ont droit à sa jouissance en tant que fondement de l'histoire humaine de la culture et des liens sociaux qui font de chaque génération et de chaque individu un membre d'une seule famille humaine."

    Cette même déclaration de l'UNESCO dit également, "Ici, Le patrimoine mondial est la propriété de toute l'humanité, et bien qu'il puisse y avoir des lois protectrices, l'appliquer est une autre affaire, car seuls les États peuvent poursuivre d'autres États en vertu de ce type de traité international. Un État est responsable des activités qui se déroulent sous sa juridiction, qu'elles soient autorisées ou non. »

    Les trois astronomes soulignent que depuis que la FCC et d'autres organismes aux États-Unis ont donné leur approbation à Starlink, ils pourront peut-être arrêter Starlink, trop. Ils peuvent même y être obligés en vertu du droit international.

    Ils mentionnent également le Traité sur l'espace extra-atmosphérique, et écrire, "... le processus juridique est que le gouvernement de l'État, cette fois le gouvernement américain, est légalement responsable de tous les objets envoyés dans l'espace et lancés à partir des frontières américaines. Cela signifie que c'est le gouvernement américain qui est responsable des dommages causés par sa société, Starlink, envoyer des objets en orbite qui causent des dommages."

    Le document conclut en soulignant les éventuelles actions juridiques que la communauté internationale pourrait entreprendre pour arrêter les constellations de satellites.

    Ils pourraient poursuivre la FCC parce que dans leur approbation, ils n'ont pas tenu compte de la pollution lumineuse, qui viole la loi sur la politique nationale de l'environnement. Cette loi oblige tout organisme fédéral à tenir compte de l'impact environnemental des projets qu'il approuve. Les auteurs affirment que la FCC n'a pas suffisamment pris en compte la pollution lumineuse de Starlink.

    Le nombre de corps traversant au cours d'une soirée d'observation augmentera rapidement avec le déploiement de la constellation de satellites. Crédit :Gallozzi et al; 2020

    La communauté internationale de l'astronomie pourrait « poursuivre devant les tribunaux pour manque de compétence et de jurisprudence de la FCC américaine pour autoriser des satellites privés non géostationnaires au-dessus d'autres États et nations ». Cela remet en question le droit de la FCC d'autoriser même des constellations de satellites qui voyagent au-dessus d'autres nations.

    Ensuite, il y a la Cour internationale de justice (CIJ). Les trois auteurs affirment que la communauté internationale pourrait poursuivre le gouvernement américain devant la CIJ "...

    La communauté internationale de l'astronomie a lancé une pétition en janvier 2020. La communauté veut que Starlink et d'autres soient suspendus, ils veulent que des protections juridiques soient mises en place pour l'observation astronomique, et ils veulent limiter au minimum le nombre de constellations de satellites.

    "Toutes ces demandes proviennent de la vive inquiétude des scientifiques face à la menace de se voir interdire l'accès à la pleine connaissance du Cosmos et à la perte d'un bien immatériel d'une valeur incommensurable pour l'humanité, " écrivent les auteurs.

    L'espace devient de plus en plus un bourbier juridique au fil du temps. On ne sait pas exactement quels types d'activités seront autorisés. Il y a des décennies, près du début de l'ère spatiale, des lois et des accords ont été mis en place pour garder les choses sous contrôle.

    Mais personne n'avait prévu quoi que ce soit comme les constellations de satellites, et le cadre juridique régissant l'espace va probablement subir de fortes pressions.


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