Les satellites fabriqués par l’homme étaient autrefois rares en orbite terrestre basse (LEO), avec seulement une poignée d’entre eux tournant autour de la planète à l’aube de l’ère spatiale dans les années 1950. Mais maintenant, il y a des milliers de satellites qui pullulent autour de la Terre, avec encore plus d’attente pour les rejoindre.
Donc, pour y mettre un nombre exact, combien de satellites sont en orbite autour de la Terre, et combien pourraient les rejoindre dans un avenir proche? Et une fois que tous ces satellites sont dans l’espace, quels types de problèmes pourraient-ils causer?
Après que l’Union soviétique a lancé Spoutnik, le premier satellite fabriqué par l’homme au monde, en 1957, un flux lent mais régulier de satellites est entré dans LEO, avec entre 10 et 60 lancements par an jusqu’aux années 2010, Supriya Chakrabarti, professeur de physique à l’Université du Massachusetts Lowell, a écrit dans un article publié sur Space.com , un site sœur de la science en direct. Depuis lors, ce taux a explosé, avec plus de 1 300 nouveaux satellites lancés dans LEO en 2020 et plus de 1 400 satellites lancés en 2021, a écrit Chakrabarti. Au total, il y avait environ 7 500 satellites actifs dans le LION en septembre 2021, selon l’Indice des objets spatiaux des Nations Unies.
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Marché bondé
Le nombre de satellites en LION, une région qui s’étend jusqu’à 2 000 kilomètres (1 424 miles) de la Terre, continuera d’augmenter à un rythme exponentiel au cours des prochaines décennies. En effet, les entreprises privées mettent en place leurs propres mégaconstellations, chacune contenant des milliers de satellites individuels, qui seront utilisées pour développer des réseaux en ligne plus rapides et fournir une gamme d’autres services, tels que la surveillance du changement climatique.
Cette activité accrue se produit maintenant en grande partie en raison de la baisse des coûts, a déclaré Aaron Boley, astronome à l’Université de la Colombie-Britannique. « Nous savons que SpaceX, OneWeb, Amazon et StarNet / GW ont proposé un total combiné de 65 000 satellites en incluant toutes les phases » de leurs programmes satellites, a déclaré Boley à Live Science. Et » bien plus de 100 000 satellites ont été proposés » au total, a-t-il ajouté.
En octobre 2021, le Rwanda a également annoncé sa propre mégaconstellation, nommée Cinnamon, qui pourrait contenir plus de 320 000 satellites. On ne sait pas quand ce projet pourrait devenir une réalité, mais le pays a demandé l’autorisation de commencer le projet, selon un tweet de l’Agence spatiale rwandaise.
Cependant, tous ces nouveaux satellites s’accompagnent d’une foule de nouveaux problèmes, comme le souligne une étude de mai 2021 sur les mégaconstellations codirigée par Boley et publiée dans la revue Scientific Reports.
« Cela pose un problème de gestion du trafic spatial, cela exacerbera la prolifération des débris spatiaux, cela interfère avec l’astronomie et l’observation des étoiles, et les lancements et les rentrées de fusées provoquent une pollution atmosphérique », a déclaré Boley. » Nous essayons toujours de comprendre l’ampleur des impacts. »
Trafic spatial et débris
Au fur et à mesure que de plus en plus de satellites seront lancés en orbite dans les décennies à venir, le nombre de collisions et de débris spatiaux ultérieurs devrait augmenter. Il y a déjà au moins 128 millions de débris dans LEO. Parmi ceux-ci, environ 34 000 mesurent plus de 4 pouces (10 centimètres), selon le Musée d’histoire naturelle de Londres, et il y en aura encore plus à l’avenir.
« L’exploitation sûre de tant de satellites va être un défi majeur », a déclaré Boley. « Un accident sur une orbite particulière qui génère des débris spatiaux importants peut affecter une large gamme d’orbites. »
Les collisions ne sont pas la seule source de débris spatiaux; les satellites peuvent également se décomposer à la suite d’une exposition prolongée à un rayonnement ultraviolet intense dans le LION, a déclaré Boley.
Les débris spatiaux peuvent causer des dommages importants à d’autres satellites, ainsi qu’à d’autres engins spatiaux. En juin 2021, la Station spatiale internationale a été frappée par un débris qui a perforé un trou dans un bras robotique; heureusement, la station spatiale et les astronautes à l’intérieur ont évité tout dommage majeur, a précédemment rapporté Live Science.
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À terme, le nombre de satellites dans LEO pourrait entraîner une série de collisions qui disperseraient les débris spatiaux autour de LEO, au point que nous serions incapables de lancer de nouvelles fusées. Cette possibilité est connue sous le nom de syndrome de Kessler, et de nombreux astronomes craignent qu’elle empêche l’humanité de devenir une espèce multiplanète si nous ne pouvons pas contrôler les débris spatiaux.
» L’effet Kessler n’aura pas un moment clair qu’il s’allume « , a déclaré Boley. « Il s’agit plutôt d’une transition progressive due à un déséquilibre de la génération de débris et des taux d’enlèvement des débris. »Mais certaines preuves suggèrent déjà qu’un retrait actif des débris du LION est nécessaire pour éviter que le syndrome de Kessler ne s’installe, a-t-il ajouté.
Cependant, l’enlèvement des débris spatiaux du LION est un défi logistique et il n’existe toujours pas de méthode d’enlèvement convenue, selon Scientific American.
Lancements et rentrées
L’industrie spatiale a une empreinte carbone beaucoup plus faible que d’autres industries, telles que l’industrie aéronautique. Un lancement moyen de fusée libère entre 220 et 330 tonnes (200 à 300 tonnes métriques) de carbone dans l’atmosphère terrestre, selon The Guardian. À titre de comparaison, un vol commercial long-courrier moyen libère environ 2 à 3 tonnes (1,8 à 2,7 tonnes métriques) de carbone par passager, et il y a des dizaines de millions de vols chaque année.
Cependant, à mesure que la forte demande de fusées nécessaires au lancement de satellites augmente, les émissions de carbone des lancements de fusées ont augmenté de 5,6% par an, selon The Guardian.
Et il n’y a pas que les lancements de satellites qui posent un problème environnemental. Au fur et à mesure que les satellites finissent par sortir de leur orbite et rentrent dans l’atmosphère terrestre, ils libèrent également des produits chimiques dans l’atmosphère, a déclaré Boley.
L’étude de Boley sur les mégaconstellations a révélé qu’à l’avenir, les réentries de satellites pourraient finir par déposer plus de certains éléments, tels que l’aluminium, dans l’atmosphère terrestre que les météorites. Les scientifiques ne savent pas quels pourraient être les impacts potentiels de cela, mais les changements causés par l’homme à la chimie de l’atmosphère, tels que la libération de chlorofluorocarbones (CFC) par les aérosols qui ont causé le trou dans la couche d’ozone, n’ont pas tendance à bien se terminer.
De plus, lorsque les satellites rentrent dans l’atmosphère, ils peuvent également causer des dommages importants au sol. Cependant, les satellites modernes sont conçus pour se briser en petits morceaux lors de la rentrée, de sorte que moins de matériau remonte à la surface. Et, généralement, les déchets spatiaux qui tombent atterrissent dans l’eau, qui couvre environ 71% de la surface de la Terre.
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Pollution lumineuse
À l’avenir, l’activité accrue des satellites sera clairement visible depuis la Terre. Les objets métalliques agiront comme des miroirs, réfléchissant la lumière vers la surface de la Terre, et le nombre d’entre eux modifiera radicalement notre vision du ciel nocturne.
Une étude sur la pollution lumineuse — coécrite par Boley, publiée dans la base de données arXiv en septembre 2021 et soumise à l’Astronomical Journal – a révélé que jusqu’à 8% de la lumière dans le ciel nocturne pourrait provenir de satellites à l’avenir. L’étude a également révélé que des endroits situés près de 50 degrés de latitude nord et sud, comme la Colombie-Britannique et la Patagonie, pourraient être plus gravement touchés par la pollution lumineuse par satellite que d’autres endroits, en raison des orbites des satellites proposés.
» Il s’agit d’un changement si fondamental de notre vision du ciel qu’il nécessite un examen plus approfondi « , a déclaré le co-auteur Hanno Rein, astronome à l’Université de Toronto à Scarborough, dans un communiqué. « Cela sera vécu par tout le monde. »
À l’avenir, a déclaré Boley, jusqu’à 1 « étoile » sur 10 dans le ciel pourrait en fait être des satellites, ce qui « provoquerait continuellement un réarrangement des cieux. »
Les satellites n’interféreront pas seulement avec l’observation des étoiles amateur mais aussi avec les observations des astronomes professionnels. « Certaines recherches astronomiques ne verront que des impacts modérés, mais les effets sur les enquêtes sur de larges champs pourraient être importants », a déclaré Boley.
Trouver un équilibre
Il est clair que le taux prévu de mise en orbite des satellites est insoutenable, mais les satellites nous fournissent également des services importants. »Nous sommes profondément connectés aux satellites », a déclaré Boley. « Les satellites jouent un rôle majeur dans notre chaîne d’approvisionnement, les transactions financières, la surveillance météorologique, la science du climat, les communications mondiales et la recherche et le sauvetage. »
Par conséquent, nous devons trouver un moyen d’équilibrer les avantages et les impacts, a déclaré Boley.
« Je ne pense pas qu’un arrêt complet des lancements de satellites fonctionnerait », a déclaré Boley. « Cependant, ralentir les choses et retarder le placement de 100 000 satellites jusqu’à ce que nous ayons de meilleures règles internationales serait prudent. »
Initialement publié sur Live Science.