Le Starlink de SpaceX pourrait causer des cascades d'espace indésirable

Le Starlink de SpaceX pourrait causer des cascades d'espace indésirable
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Mercredi, SpaceX lancera son premier lot de satellites Starlink – une "méga constellation" de milliers de vaisseaux spatiaux destinés à fournir un accès Internet à haut débit à des milliards de personnes, quel que soit leur emplacement sur la planète. Starlink n’est que le premier de nombreux projets de ce type; il y a au moins huit méga constellations supplémentaires dans les œuvres d'autres sociétés. Bien qu'ils promettent de révolutionner les télécommunications mondiales, ces efforts ne sont pas sans danger: le risque de créer des débris dangereux qui menaceraient l'utilisation sans danger continue de l'orbite terrestre augmentera inexorablement. «C'est une chose à laquelle nous devons prêter attention», déclare Glenn Peterson, spécialiste en ingénierie chez Aerospace Corporation, dont le siège est à El Segundo, en Californie. «Nous devons être proactifs.

Aujourd'hui, l'orbite terrestre est un endroit occupé. Nous avons presque sifflé autour de notre planète, ainsi que près de 3 000 satellites morts et 34 000 morceaux de plus de 10 centimètres. Lorsque des débris ou un ancien vaisseau spatial deviennent trop proches d’un satellite actif pour assurer le confort d’un satellite actif (généralement, lorsque le risque de collision s’élève à une partie sur plusieurs milliers), l’opérateur du satellite doit effectuer une opération. La Station spatiale internationale, par exemple, est déplacée lorsque le risque de collision est supérieur à un sur 10 000.

Ces rencontres rapprochées se produisent déjà des milliers de fois chaque année, mais l'immensité des méga constellations telles que Starlink va changer le jeu, entraînant une estimation des manœuvres annuelles de prévention des collisions si toutes sont lancées. À mesure que l'orbite terrestre se remplit de satellites, le risque augmente. Le pire scénario serait le syndrome de Kessler, une boucle de rétroaction positive dans laquelle les collisions générant des débris créent de plus en plus de collisions, lesquelles génèrent de plus en plus de débris, rendant des parties de l'orbite terrestre pratiquement inutilisables.

Neuf sociétés au total – dont SpaceX, Amazon, Telesat et LeoSat – ont obtenu une licence de la US Federal Communications Commission pour lancer de telles constellations. À lui seul, SpaceX prévoit de lancer près de 12 000 satellites d’ici au milieu des années 2020, qui fonctionneront soit à une altitude d’environ 500 kilomètres en orbite terrestre basse (LEO), soit à une altitude supérieure d’environ 1 200 kilomètres en orbite non géostationnaire (NGSO). C’est la première entreprise sur les neuf à lancer des satellites entièrement fonctionnels de sa constellation. OneWeb, le prochain leader, envisage de créer une constellation de 650 personnes au sein des organisations non gouvernementales. Six de ses satellites de test ont été lancés en février dernier et son premier lancement en bonne et due forme d'une trentaine de satellites est prévu pour plus tard cette année. Des lancements mensuels de 30 à 36 satellites suivront et le service entrera en service en 2021. Toutes les autres sociétés ont des plans similaires pour lancer progressivement des centaines de milliers de satellites.

Risque contre récompense

Les avantages des méga constellations seraient multiples. Grâce à un accès Internet permanent à large bande passante et à faible temps de latence, les navires en mer, les avions à haute altitude et les habitants de régions isolées et sous-développées (même l’Antarctique!) Seront soudainement connectés comme jamais auparavant. «La connectivité n’est tout simplement pas (actuellement) disponible pour tout le monde», déclare Mike Lindsay, concepteur de missions spatiales chez OneWeb. "La moitié du monde manque d'un point d'accès abordable à Internet haut débit."

Des questions subsistent toutefois sur la manière de faire fonctionner en toute sécurité autant de satellites en orbite. Si les satellites échouent, ils pourraient facilement aggraver le problème de la malbouffe de l'espace. À des altitudes de 500 kilomètres, les satellites défaillants ne constitueront pas un problème énorme: dans quelques années, la traînée atmosphérique les ramènera naturellement vers la Terre pour se brûler lors de la rentrée. En effet, pour lutter contre les débris spatiaux, SpaceX a obtenu de la FCC une licence lui permettant de réduire de moitié les altitudes prévues de plus de 1 500 de ses satellites. Mais à une altitude de 1 200 kilomètres, où les satellites restent en place plus longtemps, le dilemme devient clair: «Cela va durer des milliers d’années», déclare Hugh Lewis, professeur d’ingénierie et de sciences physiques à l’Université de Southampton à Angleterre, qui a développé un modèle appelé DAMAGE pour suivre et surveiller les débris spatiaux.

Il n'y a actuellement aucune règle contraignante en place pour la durée de sécurité d'un satellite en orbite. Les Nations Unies veulent que les satellites soient désorbités au plus tard 25 ans après la fin de leurs missions, mais ces directives ne prévoient pas de sanctions strictes en cas de non-respect. «Ce sont des directives volontaires», déclare Brian Weeden, directeur de la planification des programmes à la Secure World Foundation. Plus un satellite est en orbite, plus il y a de chances qu'il entre en collision avec un autre. Et de telles collisions ne sont pas sans précédent. En 2009, le satellite américain Iridium 33 a percuté le défunt russe Kosmos 2251 satellite, produisant des milliers de nouveaux débris.

Certaines entreprises sont proactives dans la manière d’aborder ce problème. OneWeb, par exemple, fixera une poignée à chacun de ses satellites, offrant ainsi un moyen simple pour les futurs décapants orbitaux de les ramener pour les éliminer. Aucune entreprise n’a encore prouvé cette technologie, mais des entités telles que Astroscale, basée au Japon, progressent. "On s'attend à ce qu'un très petit pourcentage de satellites échoue de telle sorte que l'opérateur de satellites ne puisse pas les désorbiter", a déclaré Harriet Brettle, analyste commerciale chez Astroscale. Mais «Astroscale et d’autres sociétés émergentes cherchent à fournir un service de secours qui permettra de supprimer ces satellites défaillants et de maintenir un environnement spatial durable».

Toutefois, d’autres sociétés agréées par la FCC prévoient d’utiliser uniquement la propulsion embarquée de chacun de leurs satellites pour assurer une désorbitage en toute sécurité. En principe, cela semble bien, mais en pratique, les taux de défaillance des satellites ne sont pas négligeables. Même un taux de fiabilité de 99% pour les méga-constellations entraînerait toujours la perte de centaines de satellites morts en orbite. Au fur et à mesure que ces chiffres s'accumulent, les risques de catastrophe ne font que grandir.

«Le vrai problème, c’est que nous n’avons pas eu beaucoup de succès en ce qui concerne la sortie de satellites (satellites)», explique Stijn Lemmens, analyste des débris spatiaux à l’Agence spatiale européenne. «Les simulations d'environnement à long terme indiquent que nous aurions besoin de réduire la durée de vie en orbite d'environ 90% de tous les objets lancés en orbite. Et en réalité, nous voyons que cela se produit avec succès pour environ 5 à 15%. Nous sommes donc loin du but visé. "

Ciel bruyant

Un autre problème concerne les communications radio des satellites eux-mêmes. Chaque constellation de satellites se verra attribuer une partie du spectre électromagnétique dans lequel communiquer, mais choisir un satellite parmi le bruit de tant de personnes peut être délicat. Avec des milliers de satellites supplémentaires sur le point d'entrer en orbite, il pourrait être difficile de communiquer avec un seul parmi ceux qui survolent la région. «Les interférences de radiofréquences sont un élément majeur occulté par le risque de collision potentiel», déclare Weeden.

Ces méga constellations pourraient également poser des problèmes d’astronomie. Déjà, les astronomes utilisant des télescopes optiques doivent faire face à des satellites traversant parfois leur vue. Cette ingérence pourrait être multipliée par plusieurs avec l’émergence de méga constellations, explique Mark Hammergren, spécialiste en sciences planétaires au Adler Planetarium de Chicago. Et pour les radioastronomes, les choses pourraient devenir encore plus épineuses. "Chaque fois qu'un satellite passe à travers le faisceau d'observation d'un radiotélescope, il y a une chance que sa transmission soit reçue et interprétée comme un signal céleste", a déclaré Hammergren.

Le lancement de mercredi par Starlink sera loué à juste titre comme un moyen d’introduire Internet dans les masses, mais le plus grand plan de plus que doubler le nombre de satellites actifs en orbite vient inévitablement avec des complications énormes et apparemment peu de place pour les imprévus. Même si les lancements et les opérations se déroulent sans heurts pour tous les opérateurs de la méga constellation, un seul d'entre eux éprouvant des difficultés financières pourrait faire exploser le risque de rebuts de l'espace. «Le pire des cas est le suivant: vous lancez tous vos satellites, vous faites faillite et ils restent tous là», dit Lemmens. «Ensuite, vous avez des milliers de nouveaux satellites sans un plan pour les sortir de là. Et vous auriez un syndrome de type Kessler.

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