Michael J. I. Brown, Monash University et Matthew Kenworthy, Leiden University
Des satellites renvoyant la lumière du soleil vers la Terre ressemblent à de la science-fiction – et cela inquiète beaucoup les astronomes.
Une constellation de satellites proposée inquiète énormément les astronomes. Contrairement aux satellites qui réfléchissent la lumière du soleil et produisent de la pollution lumineuse comme sous-produit indésirable, ceux de la startup américaine Reflect Orbital produiraient délibérément de la pollution lumineuse.
L’entreprise promet de produire de la « lumière solaire à la demande » avec des miroirs qui redirigent la lumière du soleil vers la Terre afin que les centrales solaires puissent fonctionner après le coucher du soleil .
Elle prévoit de commencer par un satellite test de 18 mètres nommé Earendil-1, pour lequel l’entreprise a demandé une autorisation de lancement en 2026 . Il serait suivi d’environ 4 000 satellites en orbite d’ici 2030, selon les derniers rapports .
Alors, à quel point la pollution lumineuse serait-elle grave ? Et peut-être plus important encore, les satellites de Reflect Orbital peuvent-ils vraiment fonctionner comme annoncé ?
Réfléchir la lumière solaire
De la même manière que l’on peut réfléchir la lumière du soleil sur un cadran de montre pour produire une tache lumineuse, les satellites de Reflect Orbital utiliseraient des miroirs pour projeter de la lumière sur une zone de la Terre.
Mais l’échelle est radicalement différente. Les satellites de Reflect Orbital orbiteraient à environ 625 km au-dessus du sol et disposeraient finalement de miroirs de 54 mètres de diamètre .
Lorsque vous réfléchissez la lumière de votre montre sur un mur proche, la tache lumineuse peut être très brillante. Mais si vous la projetez sur un mur distant, la tache devient plus grande – et plus faible.
Cela s’explique par le fait que le Soleil n’est pas un point lumineux, mais couvre un angle d’un demi-degré dans le ciel. Cela signifie qu’à grande distance, un faisceau de lumière solaire réfléchi par un miroir plat s’étale avec un angle d’un demi-degré.
Qu’est-ce que cela implique concrètement ? Prenons un satellite réfléchissant la lumière solaire sur une distance d’environ 800 km – car un satellite à 625 km d’altitude ne sera pas toujours directement au-dessus, mais projettera la lumière sous un angle. La zone éclairée au sol aurait au moins 7 km de diamètre.
Même un miroir courbe ou une lentille ne peut concentrer la lumière solaire en un point plus restreint en raison de la distance et de l’angle d’un demi-degré du Soleil dans le ciel.
Cette lumière solaire réfléchie serait-elle brillante ou faible ? Pour un seul satellite de 54 mètres, elle serait 15 000 fois moins intense que le Soleil de midi, mais resterait bien plus brillante que la pleine Lune.
Le test en ballon
L’année dernière, le fondateur de Reflect Orbital, Ben Nowack, a publié une courte vidéo résumant un test avec le « dernier élément à construire avant de passer à l’espace ». Il s’agissait d’un réflecteur porté par un ballon à air chaud.
Lors du test, un miroir plat carré d’environ 2,5 mètres de côté dirige un faisceau lumineux vers des panneaux solaires et des capteurs. À un moment, l’équipe mesure 516 watts de lumière par mètre carré alors que le ballon se trouve à 242 mètres de distance.
À titre de comparaison, le Soleil de midi produit environ 1 000 watts par mètre carré. Ainsi, 516 watts par mètre carré représentent environ la moitié, ce qui est suffisant pour être utile.
Cependant, transposons le test en ballon à l’espace. Comme nous l’avons noté précédemment, si les satellites étaient à 800 km de la zone cible, le réflecteur devrait mesurer 8,3 km sur 8,3 km – soit 68 kilomètres carrés. Il n’est pas réaliste de construire un réflecteur aussi gigantesque, donc le test en ballon a des limites.
Alors, que prévoit Reflect Orbital ?
Le plan de Reflect Orbital est « des satellites simples dans la bonne constellation éclairant des centrales solaires existantes ». Et leur objectif n’est que de 200 watts par mètre carré – 20 % du Soleil de midi.
Des satellites plus petits peuvent-ils y parvenir ? Si un seul satellite de 54 mètres est 15 000 fois moins intense que le Soleil de midi, il en faudrait 3 000 pour atteindre 20 % du Soleil de midi. C’est beaucoup de satellites pour éclairer une seule région.
Autre problème : les satellites à 625 km d’altitude se déplacent à 7,5 kilomètres par seconde. Ainsi, un satellite ne restera à moins de 1 000 km d’un endroit donné que pendant 3,5 minutes maximum.
Cela signifie que 3 000 satellites ne fourniraient que quelques minutes d’éclairage. Pour fournir ne serait-ce qu’une heure, il en faudrait des milliers supplémentaires.
Reflect Orbital ne manque pas d’ambition. Dans une interview, Nowack a évoqué 250 000 satellites sur des orbites à 600 km d’altitude. C’est plus que l’ensemble des satellites actuellement catalogués et des gros débris spatiaux réunis.
Pourtant, selon nos calculs, cette vaste constellation ne fournirait que 20 % du Soleil de midi à pas plus de 80 endroits simultanément. En pratique, encore moins d’endroits seraient éclairés en raison de la météo nuageuse.
De plus, compte tenu de leur altitude, les satellites ne pourraient éclairer la plupart des endroits qu’aux alentours du crépuscule et de l’aube, lorsque les miroirs en orbite basse seraient baignés de soleil. Conscients de cela, Reflect Orbital prévoit que leur constellation entourera la Terre au-dessus de la ligne jour-nuit sur des orbites héliosynchrones pour les maintenir continuellement ensoleillés.
Lumières vives
Alors, les satellites à miroirs sont-ils un moyen pratique de produire de l’énergie solaire abordable la nuit ? Probablement pas. Pourraient-ils produire une pollution lumineuse dévastatrice ? Absolument.
En début de soirée, il ne faut pas longtemps pour repérer des satellites et des débris spatiaux – et ils ne sont pas conçus délibérément pour être brillants. Avec le plan de Reflect Orbital , même si seul le satellite test fonctionne comme prévu, il apparaîtra parfois bien plus brillant que la pleine Lune.
Une constellation de tels miroirs serait dévastatrice pour l’astronomie et dangereuse pour les astronomes. Pour quiconque regardant à travers un télescope, la surface de chaque miroir pourrait être presque aussi brillante que la surface du Soleil, risquant des lésions oculaires permanentes .
La pollution lumineuse entravera la capacité de tous à observer le cosmos et elle est connue pour affecter les rythmes quotidiens des animaux également.
Bien que Reflect Orbital vise à éclairer des endroits spécifiques, les faisceaux des satellites balayeraient également la Terre en se déplaçant d’un endroit à l’autre. Le ciel nocturne pourrait être illuminé par des éclairs plus brillants que la Lune.
L’entreprise n’a pas répondu aux interrogations de The Conversation dans les délais. Cependant, elle a déclaré à Bloomberg cette semaine qu’elle prévoyait de rediriger la lumière solaire de manière « brève, prévisible et ciblée », en évitant les observatoires et en partageant les positions des satellites pour que les scientifiques puissent planifier leur travail.
Les conséquences seraient désastreuses
Reste à savoir si le projet de Reflect Orbital verra le jour. L’entreprise pourrait lancer un satellite test, mais il y a un long chemin entre cela et déployer 250 000 énormes miroirs en orbite constante autour de la Terre pour maintenir quelques centrales solaires en activité quelques heures supplémentaires par jour.
Néanmoins, c’est un projet à surveiller. Les conséquences d’un succès pour les astronomes – et pour tous ceux qui aiment un ciel nocturne sombre – seraient désastreuses.
Correction : une version antérieure de cet article indiquait que la transposition du « test en ballon » de Reflect Orbital à un satellite à 800 km de la zone à éclairer nécessiterait un réflecteur de 6,5 km sur 6,5 km. Cela a été modifié pour indiquer 8,3 km sur 8,3 km.
Michael J. I. Brown, Associate Professor in Astronomy, Monash University et Matthew Kenworthy, Associate Professor in Astronomy, Leiden University
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’ article original.
