En mettant en orbite des milliers de satellites, la société SpaceX va rendre l’observation scientifique du ciel de plus en plus difficile.

Le 23 mai 2019, le lancement en une seule fois d’une soixantaine de satellites de télécommunication par la société américaine SpaceX a fait l’effet d’un grand coup de flash en pleine nuit pour la communauté astronomique internationale, tant amateur que professionnelle ! Le projet Starlink imaginé par Elon Musk et ses ingénieurs pour vendre des connexions à Internet à haut débit sur l’ensemble de la planète était pourtant en gestation depuis 2015, mais il faut croire que personne ne s’était sérieusement inquiété de l’impact qu’auraient ces petits engins – chacun de la taille d’une grosse malle (hors panneau solaire) et d’une masse de 260 kg – sur la visibilité des astres.

Après tout, il existe déjà quelques milliers de satellites en fonctionnement autour de notre planète et s’il n’est pas rare d’en voir passer quelques-uns à l’œil nu en début et en fin de nuit lorsque leur altitude de plusieurs centaines de kilomètres leur permet d’être encore éclairés par le Soleil, cela reste anecdotique et même plutôt spectaculaire lorsqu’il s’agit de la Station spatiale internationale et que l’on pense aux astronautes qui habitent cette « étoile artificielle ». Les astrophotographes et les chercheurs professionnels détectent évidemment bien plus de satellites grâce à la sensibilité de leurs capteurs, mais leur nombre total demeure suffisamment petit pour qu’il soit possible d’éliminer ces visiteurs nocturnes importuns lors du traitement des images astronomiques. Au final, les satellites existants sont plutôt moins dérangeants que les nombreux avions qui traversent le ciel étoilé avec leurs éclats multiples souvent très puissants et leurs grandes dimensions apparentes.

Mais les projets de constellations de satellites de télécommunication comme Starlink de SpaceX sont d’une nature très différente. Leur principe de fonctionnement est de saturer l’espace proche – entre 340 et 1 200 km d’altitude – de milliers de satellites pour assurer une couverture globale de notre planète, à l’exception des régions polaires. En restant à proximité du sol, le temps de réponse des satellites, leur délai de latence, peut rivaliser avec celui que l’on peut obtenir dans les réseaux au sol, alors que les satellites actuellement utilisés pour Internet sont placés sur des orbites géostationnaires à près de 36 000 km d’altitude et offrent des délais de latence très supérieurs, ce qui les rend incompatibles avec nombre d’applications, comme le jeu ou la finance en ligne.

La première phase de déploiement de Starlink prévoit le lancement d’ici à 2021 de près de 1 600 satellites qui se répartiront sur 72 orbites à 550 km d’altitude. Avec le lancement du 29 janvier 2020, il y en a déjà 240 en orbite et SpaceX prévoie d’augmenter la cadence avec, à terme, un rythme de 180 nouveaux satellites par mois en moyenne jusqu’en 2025 pour la mise en orbite de 12 000 satellites ; un total qui pourrait être porté à plus de 42 000 durant les années suivantes ! En quelques mois à peine, le nombre total de satellites opérationnels autour de notre planète va donc doubler et, en quelques années, il pourrait être décuplé car l’entreprise d’Elon Musk n’est pas la seule sur le créneau. OneWeb (Royaume-Uni) a déjà lancé en 2019 les premiers éléments d’une constellation de 5 260 satellites et les suivants arrivent, Amazon annonce plus de 3 200 satellites pour son projet Kuiper à partir de 2021, Lynk et Facebook parlent de milliers de satellites entre 2021 et 2023, et ce décompte n’intègre même pas les projets de la Chine, de la Russie ou de la Corée du Sud.

Si ces projets se concrétisent, même partiellement, le ciel tel que nous le connaissons disparaîtra. Avec des dizaines de milliers de satellites circulant sur des orbites basses un rapide calcul montre en effet qu’il y en aurait des centaines potentiellement visibles en permanence de chaque point du globe (hors régions polaires). En ville ou sous un ciel éclairci par la pollution lumineuse, seuls les satellites les plus proches et donc les plus brillants seraient perceptibles à l’œil nu chaque nuit, mais un observateur situé sous un ciel sombre pourrait assister à un véritable défilé de lumières artificielles. En hiver aux latitudes européennes, ce défilé se produirait seulement au début et à la fin de la nuit, lorsque le Soleil n’est pas trop enfoncé sous l’horizon et qu’il éclaire les objets qui passent au-dessus de nous, le reste de la nuit les objets de Starlink resteraient invisibles. Mais à partir du printemps et jusqu’à l’automne, quand le Soleil ne s’enfonce plus aussi profondément sous l’horizon durant la nuit, les satellites de Starlink ou des autres constellations en orbites basses resteraient visibles et la voûte céleste se métamorphoserait en une mouvante guirlande lumineuse tout au long de la nuit. Les satellites les plus éloignés seraient peu ou pas visibles à l’œil nu – mais tous seraient visibles aux jumelles – et les plus proches, les milliers placés sur des orbites vers 350 km d’altitude, pourraient être aussi brillants que l’étoile Polaire ou les étoiles de la Grande Ourse (magnitude 2 environ), voire bien plus lors de leur déploiement et avant qu’ils n’atteignent leur orbite de travail. Et avec des lancements très réguliers, cela signifierait un flux presque continu de grappes de satellites éclatants.

L’impact de ces constellations artificielles, énorme pour les observations du ciel à l’œil nu déjà très perturbées par la pollution lumineuse croissante et le trafic aérien, serait catastrophique pour les astrophotographes et pour la recherche astronomique. Elon Musk et sa société SpaceX prétendent que les nouveaux satellites seront peints en noir pour moins réfléchir l’éclat du Soleil vers le sol ; un test est d’ailleurs en cours sur un satellite qui atteindra son orbite à 550 km dans les prochains jours et s’il est positif SpaceX promet d’appliquer la recette sur tous les futurs engins. Cette solution technique permettra probablement de diminuer le nombre d’objets visibles à l’œil nu dans un bon ciel, mais cela ne modifiera vraiment pas la donne pour les observations et les photographies qui seront assaillies par ces intrus plus ou moins lumineux quadrillant la voûte céleste à un rythme soutenu. Il sera alors extrêmement difficile de parvenir à les éliminer totalement des images et d’innombrables champs d’investigations de l’astrophysique seront condamnés.

Lorsque vous cherchez à identifier des astres ou des événements cosmiques tellement peu lumineux qu’ils sont à la limite de perception des capteurs électroniques des meilleurs télescopes de la planète et que le ciel est parcouru en tous sens par des « phares artificiels » vos chances de succès tendent inéluctablement vers zéro. Là encore, Elon Musk tente de rassurer en prétendant que les paramètres orbitaux de tous les satellites Starlink seront disponibles, ce qui permettrait aux astronomes de programmer leurs prises de vues pour les éviter, mais ce qui est possible pour quelques dizaines de satellites par nuit devient pratiquement impossible quand il y en a des milliers et que les champs couverts par les télescopes sur le ciel sont grands. Et cela ne fait référence qu’à l’observation dans le domaine du visible alors que ces milliers de satellites communiqueront bien évidemment en permanence avec des centaines de milliers de stations au sol sur des fréquences radio de plus en plus nombreuses à mesure que le nombre de constellations augmentera, ce qui condamnera également de très larges pans de la recherche en radioastronomie.

Le plus exaspérant dans tout cela, c’est que quelques compagnies peuvent décider de déposséder l’humanité de la possibilité d’admirer et de comprendre l’Univers apparemment en toute légalité. Chaque mois ou presque, les organismes chargés de réguler l’accès à l’espace et l’attribution des fréquences radio des satellites – International Telecommunication Union et Federal Communications Commission – autorisent actuellement des centaines voire des milliers de nouveaux lancements parce que les entreprises qui en font la demande respectent les règles qu’on leur impose. Le problème est que ces règles ont été créées à une époque où l’on pensait lancer au mieux quelques dizaines de satellites par an et qu’elles ne sont manifestement plus adaptées à la réalité d’un marché en croissance exponentielle ; il est donc urgent de les faire évoluer pour tenir compte des dégâts innombrables qui s’annoncent.

Dégâts pour les astronomes qui pourrait rapidement perdre la possibilité de mener à bien de grandes campagnes de recherches au niveau mondial comme celle, par exemple, qui a permis de publier récemment la première image d’un trou noir supermassif dans une autre galaxie à partir d’observations radio extrêmement longues et délicates que des interférences trop nombreuses condamneraient. Sans parler des pertes financières conséquentes pour les pays qui ont investi des milliards d’euros ou de dollars dans la construction d’observatoires et d’instruments exceptionnels dont l’utilisation deviendra problématique ou impossible. Dégâts également, même s’ils sont plus difficiles à quantifier, pour la perte du lien intellectuel et émotionnel qui unit l’humanité au cosmos et qui nous permet de concevoir notre place dans l’Univers et de prendre conscience des limites de notre planète à l’heure où l’équilibre de celle-ci n’a jamais été autant menacé. Dégâts matériels et humains enfin, potentiellement énormes, puisque les réseaux de télescopes bâtis ces dernières décennies pour réaliser une surveillance de plus en plus précise du ciel à la recherche d’astéroïdes susceptibles de percuter la Terre ne seront plus à même de fonctionner aussi efficacement et de nous signaler un danger éventuel. Sans parler des problèmes liés à la pollution atmosphérique engendrée par les centaines de lancements de fusées qui seront nécessaires pour la mise en orbite de ces milliers de satellites, et des problèmes de « circulation spatiale » et de déchets spatiaux qui seront inévitablement amplifiés par la multiplication du nombre de satellites devenus incontrôlables. Il y en aura forcément avec une telle prolifération et, de fait, trois des soixante premiers satellites de Starlink sont hors de contrôle. Ils finiront par se désintégrer en retombant dans l’atmosphère, mais d’ici là ils sont potentiellement dangereux pour d’autres satellites avec lesquels ils pourraient entrer en collision.

Que peuvent faire les astronomes contre la puissance des sociétés qui profitent d’un vide réglementaire pour se ruer sur un marché qu’elles envisagent comme très lucratif ? Les analystes de SpaceX prévoient en effet que son chiffre d’affaire annuel engendré par la vente de connexions à Internet par satellite pourrait atteindre 30 milliards de dollars dès 2025. La mise en orbite de la constellation Starlink devrait coûter près de 10 milliards de dollars et même si les coûts de fonctionnement et de renouvellement de milliers de satellites grèveront certainement le chiffre d’affaire annuel, les dirigeants de SpaceX estiment que les revenus engendrés par Starlink devraient financer le développement des projets martiens d’Elon Musk, même s’il semble plutôt paradoxal de détruire l’environnement de la planète Terre pour favoriser le développement d’une hypothétique infrastructure de colonisation de la planète Mars. Après le lancement des premiers satellites de la constellation Starlink au printemps 2019, les astronomes du monde entier se sont mobilisés par le biais d’un appel de l’Union astronomique international qui a eu le mérite de révéler l’ampleur du problème. Plus récemment, des astronomes italiens ont publié un article de fond qui fait le point sur les risques de ces projets de constellations de satellites pour l’astrophysique et ils ont lancé un appel, déjà signé par plus de 1 500 astronomes, pour alerter l’opinion et demander que les gouvernements prennent ce problème en considération et mettent fin au « Far West » spatial. La société SpaceX annonce qu’elle est entièrement ouverte à la discussion avec les astronomes professionnels pour essayer de diminuer l’impact de Starlink, mais les semaines passent et les lancements continuent…



Pour en savoir plus

Appel de l’Union astronomique internationale (3 juin 2019)

Communiqué de l’Union astronomique internationale du 12 février 2020 : Understanding the Impact of Satellite Constellations on Astronomy

Appel des astronomes

Concerns about ground based astronomical observations: A step to Safeguard the Astronomical Sky, by Stefano Gallozzi, Marco Scardia, Michele Maris

Conférence de presse (en anglais) sur l’impact des constellations de satellites sur l’astronomie lors du dernier meeting de l’American Astronomical Society.

Communiqué (anglais) de l’International Dark-Sky Association.

Présentation de Starlink sur Wikipédia (en anglais et en français)

Prévision de visibilité des satellites Starlink déjà en orbite sur Heavens-Above

Simulation de visibilité de 12 000 satellites Starlink

Films de passages de satellites Starlink par Thierry Legault

Voir également l’émission Square Idée (arte) sur la privatisation de l’espace.

Guillaume Cannat (pour être informé de la parution de chaque nouvel article, suivez-moi sur Twitter, sur Facebook ou sur Instagram)