Imaginez l'espace autour de la Terre rempli de dizaines de milliers de satellites de communication. Ce scénario se met lentement en place et il inquiète les astronomes. Maintenant, un groupe d'astronomes a écrit un document décrivant leurs préoccupations détaillées, et comment tous ces satellites pourraient avoir un impact négatif grave 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 les seules sociétés - jusqu'à présent - à lancer des portions de leurs constellations de satellites. Mais un certain nombre d'autres sociétés ont l'intention de faire de même, et à terme, tous ces satellites compteront des dizaines de milliers.
La communauté de l'astronomie a soulevé certaines préoccupations au sujet de ces constellations de satellites. La Royal Astronomical Society et l'American Astronomical Society ont toutes deux publié des déclarations exprimant leur préoccupation et leur désir de travailler avec des entreprises du secteur de la constellation de satellites. Ces déclarations sont polies, prudentes dans leurs critiques et écrites dans un esprit de coopération.
Mais ce nouveau document expose toutes les préoccupations de la communauté astronomique, étayé par des données, et insiste plus fermement.
"Pendant des siècles, les observations astronomiques au sol ont conduit à des progrès exceptionnels dans notre compréhension scientifique des lois de la nature."
Extrait de "Préoccupations concernant les observations astronomiques au sol: une étape pour protéger le ciel astronomique"
Une constellation de satellites est un groupe de satellites artificiels qui travaillent ensemble pour fournir une couverture des communications mondiales ou quasi mondiales. Ils ont le potentiel de rendre Internet haute vitesse disponible presque partout. De toute évidence, cela présente de nombreux avantages.
Mais il y a aussi des critiques, et trois astronomes italiens ont présenté ces critiques en détail. Les trois sont Stefano Gallozzi, Marco Scardia et Michele Maris. Leur article s'intitule «Préoccupations concernant les observations astronomiques au sol: une étape pour protéger le ciel astronomique».
Lorsque vous additionnez tous les satellites que les entreprises veulent lancer dans le cadre de leurs constellations, vous obtenez environ 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.
Une note aux lecteurs: l'anglais n'est pas la première langue des auteurs de l'article, donc certaines des citations contiennent de petites incohérences, mais le sens est clair.
"Selon leur altitude et leur réflectivité de surface, leur contribution à la luminosité du ciel n'est pas négligeable pour les observations professionnelles au sol", indique le rapport en introduction. «Avec l'énorme quantité d'environ 50 000 nouveaux satellites artificiels pour les télécommunications qui devraient être lancés en orbite terrestre moyenne et basse, la densité moyenne des objets artificiels sera de> 1 satellite pour le degré de ciel carré; cela nuira inévitablement aux images astronomiques professionnelles. »
Depuis SpaceX est le plus avancé dans le déploiement de leur constellation, et leur nom apparaît fréquemment dans le journal. Le système Starlink de SpaceX a déjà lancé près de 250 de leurs satellites et prévoit de déployer jusqu'à 42 000 satellites au total. Selon le journal, ces satellites "brilleront de la 3ème à la 7ème magnitude dans le ciel après le coucher du soleil et avant l'aube du soleil".
Les auteurs affirment que tous ces satellites laisseront inévitablement des traces dans les images astronomiques et pourraient empêcher la recherche d'objets proches de la Terre. Il y a un certain risque que nous ne puissions pas repérer un impact potentiel à cause de tous ces satellites.
Mais ce ne sont pas seulement les images qui seront négativement affectées, selon le rapport. «De graves préoccupations sont également communes à d'autres longueurs d'onde éligibles pour une enquête au sol, en particulier pour la radio-astronomie, dont les détecteurs sont déjà saturés par l'irradiation omniprésente des communications par satellites à partir de stations spatiales ainsi qu'à partir du sol.»
En mai 2019, Elon Musk a tenté de dissiper toute préoccupation astronomique concernant Starlink. Parmi son rejet plutôt brusque des critiques figurait sa déclaration selon laquelle «Nous devons de toute façon déplacer des télelscopes <sic> en orbite. L'atténuation atmosphérique est terrible. »
Musk a un énorme profil dans la communauté spatiale, donc ses mots ont pu convaincre certains qu'il n'y a aucun problème entre Starlink et l'astronomie. Mais Musk est un entrepreneur, pas un scientifique.
Il y a déjà 4900 satellites en orbite, que les gens remarquent ~ 0% du temps. Starlink ne sera vu par personne à moins d'y regarder très attentivement et aura un impact d'environ 0% sur les progrès de l'astronomie. Nous devons de toute façon déplacer des télelscopes en orbite. L'atténuation atmosphérique est terrible. pic.twitter.com/OuWYfNmw0D
- Elon Musk (@elonmusk) 27 mai 2019
Malgré toutes ses réalisations, Musk n'est pas un expert en astronomie ou en observation astronomique. Sa déclaration selon laquelle Starlink «aura un impact de ~ 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 posent à l'astronomie, et il ne s'agit pas seulement de savoir s'ils sont visibles à la lumière optique. Ils soulignent qu'il existe «des effets dangereux résultant de tels changements dans la population de petits satellites. Une stratégie spécifique d'intervention urgente pour sauvegarder et protéger chaque bande astronomique observable depuis le sol est décrite. »
«Sans observations au sol, la majeure partie de l'astronomie spatiale actuelle serait inutile ou impossible.»
Extrait de "PRÉOCCUPATIONS CONCERNANT LES OBSERVATIONS ASTRONOMIQUES AU SOL: UNE ÉTAPE POUR SAUVEGARDER LE CIEL ASTRONOMIQUE"
Les auteurs commencent par le début, en soulignant les énormes progrès dans la compréhension des 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 de discuter avec.
Dans la première section de l'article, ils expliquent comment l'astronomie spatiale ou les télescopes spatiaux ont contribué à la connaissance. Mais ils soulignent que l'astronomie terrestre et spatiale ont besoin l'une de l'autre et produisent la meilleure science lorsqu'elles travaillent ensemble. «Sans observations au sol, la majeure partie de l'astronomie spatiale actuelle serait inutile ou impossible.»
Il est sûr de dire que les auteurs ne sont pas d’accord avec l’affirmation de Musk selon laquelle «nous devons de toute façon déplacer des télelscopes <sic> 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 Extrêmement Grand Européen et le Télescope de Trente Mètres disposent d'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.
Des progrès dans 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, les essais et le développement de nouvelles technologies de télescopes ne sont pas réalisables dans l'espace.
"Une limitation majeure des télescopes spatiaux est qu'ils ne peuvent pas être entretenus, remis à neuf ou réparés après leur lancement." Le Hubble est une exception, et d'autres télescopes spatiaux n'ont pas été entretenus. Une fois qu'ils ont terminé, ils ont terminé.
«Par rapport aux observatoires terrestres, la durée de vie moyenne des télescopes spatiaux est de l'ordre de quelques décennies ou moins. Au contraire, les observatoires au sol durent plusieurs décennies, les télescopes installés au début de l'ère spatiale fonctionnant à nouveau de manière rentable. » En bref, les télescopes spatiaux deviennent technologiquement obsolètes, tandis que leurs homologues au sol continuent de fonctionner.
Nous pouvons le voir avec le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO). Le VLT est composé de quatre unités principales, et la première a vu le jour en 1998. Au fil des ans, il a été amélioré à plusieurs reprises, augmentant à chaque fois ses capacités d'observation. Deux de ses instruments, SPHERE (première lumière en juin 2014) et ESPRESSO (première lumière en septembre 2016), sont conçus pour étudier les exoplanètes, ce qui n'était pas important lors de la conception du VLT. D'autres instruments, comme VISIR (imageur VLT et spectromètre pour infrarouge moyen) 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 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 par décennies.
La partie la plus sérieuse de l'article traite des problèmes réels auxquels l'astronomie au sol sera confrontée à cause 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 la dégradation du ciel. Cette dégradation provient non seulement de la pollution lumineuse au sol, mais «elle est également due à des flottes de satellites artificiels traversant et marquant des observations avec des traînées / traînées parallèles brillantes à toutes les latitudes».
Starlink souhaiterait à lui seul mettre en orbite jusqu'à 40 000 satellites. Ce n’est qu’une entreprise sur plusieurs qui prévoit de lancer des constellations de satellites. Personne ne sait combien il y en aura éventuellement, mais il est juste d’utiliser un chiffre de 50 000 satellites pour la 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, ce qui dépassera largement les quelque 9 000 étoiles visibles à l'œil nu", disent les auteurs. "Ce n'est pas une menace lointaine: elle se produit déjà."
Les trois astronomes décomposent tous les chiffres de la flotte croissante de satellites de la Terre. La prise en compte des angles de vue, de l'altitude et de la luminosité les amène à cette conclusion: "Ainsi, avec les satellites 50k, la" normalité "sera un ciel encombré d'objets artificiels: chaque degré carré du ciel aura un satellite rampant en son sein le long de l'ensemble observer la nuit 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 peuvent évidemment pas être peints. Ils soulignent également des problèmes avec la peinture noire d'un satellite: «Si le corps du satellite est empêché de réfléchir la lumière du soleil, il absorbera trop le réchauffement des radiations avec d'éventuelles pannes, augmentera ainsi probablement la gestion des risques pour l'ensemble de la flotte et rendra le solution de revêtement noir inefficace, voire contre-productive. »
Ensuite, il y a tout le problème des interférences dans 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 brillent dans les bandes de longueurs d'onde radioélectriques, observables depuis le sol."
Il y a des accords vieux de plusieurs décennies depuis le début de l'ère spatiale qui réservent certaines fréquences radio à certaines utilisations. Les fréquences de certains atomes et molécules dans l'espace sont réservées à la radioastronomie. Ceux-ci incluent le monoxyde de carbone et ses isotopes, et H2O.
Les radioastronomes doivent déjà faire face à toutes sortes d'interférences. Selon les auteurs, cela va empirer. «Ce qui n'est pas largement reconnu, c'est que le développement des réseaux de télécommunications de dernière génération (à partir de l'espace et de 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 tout à fait sûr que la situation pourrait devenir insupportable. »
«Les personnes appartenant aux générations futures ont droit à une Terre non contaminée et non endommagée, y compris un ciel pur;»
Déclaration universelle des droits de l'homme de l'UNESCO pour les générations futures.
Il y a ensuite la question de la légalité et des organismes qui peuvent autoriser le déploiement de constellations de satellites.
Les auteurs appellent notre attention sur la déclaration de 1994 de l'UNESCO (Organisation des Nations Unies pour l'éducation, la science et la culture). Cette déclaration dit: «Les personnes appartenant aux générations futures ont droit à une Terre non contaminée et non endommagée, y compris un ciel pur; 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 individu un membre d'une même 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, appliquer cela est une autre question, 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 puisque la FCC et d'autres organismes aux États-Unis ont donné leur accord à Starlink, ils pourraient également être en mesure d'arrêter Starlink. Ils peuvent même y être tenus en vertu du droit international.
Ils mentionnent également le Traité sur l'espace extra-atmosphérique et disent: «Et 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 extra-atmosphérique qui partent des frontières américaines. Cela signifie que c'est le gouvernement américain qui est responsable des dommages causés par sa société, Starlink, en envoyant des objets en orbite qui causent des dommages. »
Le document tire à sa fin en soulignant les actions juridiques possibles que la communauté internationale pourrait prendre pour arrêter les constellations de satellites.
Ils pourraient poursuivre la FCC car, dans leur approbation, ils n’ont pas tenu compte de la pollution lumineuse, ce qui viole la National Environmental Policy Act. 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.
La communauté internationale de l'astronomie pourrait «intenter une action en justice pour incompétence et 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 pays.
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 «… pour suspendre d'autres lancements de Starlink afin de quantifier la perte de finances publiques en endommageant des projets astronomiques nationaux et internationaux».
La communauté internationale de l'astronomie a lancé une pétition en janvier 2020. La communauté veut suspendre Starlink et d'autres, elle veut que des protections juridiques soient mises en place pour l'observation astronomique, et elle veut limiter au minimum le nombre de constellations de satellites.
"Toutes ces demandes proviennent de la profonde inquiétude des scientifiques résultant de la menace d'être empêché d'accéder à la pleine connaissance du Cosmos et de la perte d'un bien immatériel d'une valeur incommensurable pour l'humanité", disent les auteurs.
L'espace devient de plus en plus un marécage juridique au fil du temps. Le type exact d'activités autorisées n'est pas clair. 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'a prévu quoi que ce soit comme les constellations de satellites, et le cadre juridique régissant l'espace va probablement subir beaucoup de pression.
Plus:
- Document de recherche: Préoccupations concernant les observations astronomiques au sol: une étape pour protéger le ciel astronomique
- Wikipédia: Starlink
- American Astronomical Society: Énoncé de position sur les constellations de satellites
