Influence de la présence de satellites artificiels sur les observations astronomiques terrestres

 

Physique  |  Technique

 

Antoine Willemin, 2005 | Prêles, BE

 

L’objectif de ce travail est d’étudier globalement la pollution lumineuse engendrée par ces satellites et autres problématiques induites d’un point de vue astronomique. Différentes techniques ont été entreprises afin de quantifier et de déterminer dans quelle mesure leur impact est significatif. Une première approche du sujet a été traitée de manière purement théorique. Des calculs ont été effectués dans divers domaines de la physique ou des mathématiques pour estimer la magnitude de ces satellites. En conséquence, une formule générale pouvant estimer l’éclat de tous types de satellites a été présentée. Dans le cadre de la deuxième partie, qui se veut plus pratique, diverses observations ont été menées pour appréhender le problème expérimentalement. Ces observations ont été réalisées en utilisant différentes configurations, mais toujours basées sur le même dispositif simple : une caméra, un objectif de qualité, une monture équatoriale compensant la rotation de la Terre sur elle-même. Divers satellites ont considérablement perturbé les prises d’images. Finalement, quelques remèdes et recommandations sont proposés pour corriger et possiblement diminuer les effets perturbateurs des satellites.

Problématique

Le nombre de satellites artificiels en orbite autour de la Terre ne cesse d’augmenter. Plus précisément, selon divers articles, cette croissance semble tendre vers une croissance exponentielle. Ceci est principalement dû au fait que ces engins sont de plus en plus utilisés dans divers domaines tels que les télécommunications, la navigation, la surveillance, la recherche scientifique et plein d’autres. Ceci est principalement dû au fait qu’avec ces lancements de plus en plus fréquents, les coûts induits diminuent avec le perfectionnement des technologies. L’une des conséquences directes est qu’avec cette augmentation, il y a de plus en plus de satellites et de débris qui se trouvent directement entre les astronomes et les astres éloignés, ce qui pourrait polluer les observations astronomiques.

Méthodologie

La méthodologie se compose de deux parties principales. Premièrement, une approche purement théorique qui sert à comprendre les différents facteurs qui sont influencés par la présence de ces dispositifs, décrit l’ensemble des causes et des effets qui perturbent les observations. Deuxièmement, grâce à cette meilleure compréhension du phénomène général, une partie mathématique a été effectuée dans le but de trouver une formule générale qui estime la magnitude en fonction de divers paramètres. En second lieu, une partie plus pratique a été réalisée qui sert principalement à prendre des mesures pour quantifier à quel point la présence de ces engins est dérangeante. La méthode utilisée dans ce travail consiste à comparer l’histogramme de la trace d’un tel objet avec celui d’une étoile de référence qui possède des données similaires, à l’aide d’un programme externe. Par conséquent, la magnitude du satellite peut être approximée par celle de l’étoile avec des caractéristiques lumineuses très similaires.

Résultats

Après ces observations, plusieurs photographies ont été sélectionnées avec de nombreuses traînées de débris ou de satellites. Il est très aisé d’identifier de tels objets sur ces clichés, principalement en raison de leur déplacement, qui ne semble pas suivre celui des étoiles dans un référentiel terrestre. Ainsi, il n’est pas rare d’obtenir une image avec une grosse traînée qui la traverse.

Discussion

Bien qu’un impact évident soit perceptible, il est important de noter que la majorité des clichés n’ont pas été pollués. De plus, il faut savoir que ce problème est très difficile à quantifier et que, finalement, la magnitude n’est pas le seul facteur permettant d’évaluer le degré de perturbation d’un objet. Enfin, il existe tout de même des solutions de traitement très efficaces qui pourraient permettre à tout astrophotographe expérimenté de produire des images saines.

Conclusions

Plusieurs images ont été capturées de manière très concluante avec de très bonnes résolutions. La formule qui a été élaborée pour effectuer une estimation semble être correcte en raison des données obtenues en remplaçant les valeurs par des informations qui semblent correctes dans le cas général. En outre, la deuxième méthode de comparaison des histogrammes a également donné des résultats intéressants qui paraissent correspondre aux valeurs typiques des satellites. Cette méthode semble même fonctionner dans le cas de satellites qui ont des magnitudes très extrêmes en raison de leur orbite particulière.

 

 

Appréciation de l’expert

Dr. Nicolas Billot

Ce travail est le fruit d’une démarche intellectuelle claire, pertinente et d’actualité. Le constat, quelque peu inquiétant, que notre ciel nocturne souffre d’une nouvelle source de pollution lumineuse a poussé Antoine Willemin à estimer l’impact réel des nouvelles méga-constellations de satellites de télécom sur les observations astronomiques.
Antoine propose une revue étoffée des différentes orbites spatiales couramment utilisées, ainsi qu’une analyse théorique et observationnelle pour quantifier la luminosité des satellites et autre débris spatiaux qui orbite au-dessus de nos têtes.

Mention:

bien

 

 

 

Gymnase de Bienne et du Jura bernois, Biel/Bienne
Enseignante: Audrey Leitner