TROP BRILLANTS POUR LE CIEL NOCTURNE

En quelques années, le nombre de satellites en orbite a fortement augmenté, presque uniquement à cause de constellations géantes comme Starlink, OneWeb ou Guowang. Elles apportent internet dans les zones isolées, mais laissent aussi des traînées brillantes sur les images des astronomes.

Moins d’un an après les premiers lancements de Starlink, en 2019, les astronomes ont proposé une règle simple : un satellite vu à la lumière du Soleil ne devrait pas être plus brillant que la magnitude 7 — un peu plus faible que les étoiles les plus pâles qu’on voit sous un ciel noir — avec une limite un peu plus faible pour les orbites plus hautes. Le centre de l’Union astronomique internationale pour la protection du ciel nocturne a adopté cette recommandation. Mais jusqu’ici, peu de mesures vérifiaient si les satellites la respectent : les campagnes précédentes suivaient un petit nombre de cibles choisies d’avance.

Un filet à météores tourné vers les satellites

Denis Vida, Peter Brown et leurs collègues de l’université Western, au Canada, avec R&D pour la défense Canada, ont utilisé Luciole, un système de caméras dérivé du Global Meteor Network, un réseau de surveillance des météores. Comme l’écrivent les auteurs, on peut voir les satellites comme des météores très lents et très longs. Au lieu de viser des satellites connus, Luciole jette un filet optique sur le ciel et enregistre tout ce qui bouge, 25 fois par seconde.

Du 7 octobre au 11 novembre 2024, six caméras sensibles de l’observatoire d’Elginfield, en Ontario, ont enregistré 24 812 traces de 5 118 satellites différents en 230 heures de ciel dégagé. La luminosité de chaque satellite a été calibrée sur les étoiles de la même image.

Qui dépasse la limite

La population observée est systématiquement plus brillante que la limite recommandée, surtout dans la couche orbitale encombrée entre 500 et 600 kilomètres. Pour comparer les opérateurs équitablement, l’équipe a compté combien de fois chaque groupe dépassait la limite parmi tous les passages où il aurait pu être vu :

• Starlink : environ 25 % des passages possibles — et, à cause de sa taille, environ les deux tiers de tous les passages trop brillants enregistrés.
• Étages de fusée usagés : environ 21 %. Les étages Breeze et Longue Marche ont dépassé la limite sur 97 à 99 % des passages réellement observés.
• Guowang/Hulianwang, la constellation chinoise naissante : plus de la moitié des passages possibles, et la totalité des passages observés. Avec 13 000 satellites prévus, les auteurs préviennent qu’elle pourrait devenir la première source de pollution lumineuse du ciel si elle n’est pas assombrie.
• OneWeb : environ 6 % seulement. Son orbite plus haute n’explique pas tout : d’autres constellations à des altitudes comparables ou supérieures paraissent bien plus brillantes.

Le progrès n’est pas acquis pour autant. Les satellites Starlink devenaient plus sombres de 2020 à début 2024, mais les nouveaux modèles « Direct-to-Cell » sont presque aussi brillants que les tout premiers. La façon dont leur éclat varie avec l’angle de vue révèle de forts reflets de type miroir, que les auteurs attribuent de façon plausible aux grandes antennes planes de Starlink — assombrir les surfaces ne suffira peut-être pas.

Le goulot du crépuscule

La plupart des satellites bas ne sont visibles que lorsqu’ils sont encore au soleil alors que le sol est déjà dans la nuit : dans les deux heures après le coucher et avant le lever du Soleil. Un modèle d’une couche à 550 kilomètres donne environ 3,3 heures de forte visibilité par nuit, toute l’année, entre 35 degrés sud et 35 degrés nord. Les satellites plus hauts, vers 1 200 kilomètres, restent éclairés presque toute la nuit.

Or le crépuscule est précieux pour les astronomes : c’est le moment des images de calibration et de la chasse aux astéroïdes qui passent près de la Terre. Les auteurs prédisent qu’une personne sous un ciel noir voit environ 44 satellites brillants dans son champ de vision à tout instant du crépuscule. Pour l’observatoire Vera C. Rubin, environ une pose crépusculaire de 30 secondes sur trois devrait porter une traînée de satellite.

Des chiffres plancher

Le relevé vient d’un seul site, à moyenne latitude nord, sur 36 nuits, avec des caméras fixes. Il rate aussi les satellites encore en train de monter vers leur orbite finale, souvent les plus brillants : les chiffres sont donc plutôt sous-estimés. Les auteurs proposent leur « flux de satellites » comme une mesure standard utilisable par tout observatoire, et voient dans les résultats de OneWeb un repère que le reste de l’industrie peut déjà atteindre.