Le Soleil, l’inconnue qui explique la chute des satellites | Vide cosmique

Le 4 octobre 1957 pourrait marquer le début de tout à l’ère spatiale. Une date dont on se souvient à peine, sauf dans les cercles restreints de connaisseurs o nerds (nerds, pour les non la génération Y). La date est fondamentale pour le développement de notre vie quotidienne, puisque c’était le moment où la porte de sortie de la surface terrestre s’est ouverte. Ce vendredi-là, l’Union soviétique de l’époque a lancé avec succès le Spoutnik 1, notre premier satellite artificiel. Spoutnik 1 avait la taille d’un ballon de plage et mettait en moyenne un peu plus de 98 minutes pour faire le tour de la Terre. Ses émetteurs fournissaient des informations sur la densité et la propagation des ondes radio dans les couches supérieures de l’atmosphère. 92 jours après sa sortie, il brûlait dans cette même atmosphère qu’il avait aidé à étudier.

Perdre de l’altitude avec le temps est le sort de tous les satellites artificiels placés en orbite basse. La façon de le faire dépend de plusieurs facteurs et parmi eux, il y en a un qui est peu connu, il a à voir avec notre étoile et n’est pas lié à sa gravité.

Commençons par clarifier ce qu’on appelle une orbite basse : ce sont celles qui sont à moins de 2 000 km de la surface de la Terre. Cela signifie qu’en une journée, ces satellites peuvent faire plusieurs fois le tour de la Terre (environ 16 fois au maximum) et que les données qu’ils collectent peuvent être rapidement transmises à la surface. Ils sont donc particulièrement adaptés à l’observation de la Terre avec une haute résolution. Comment font-ils, par exemple ? Satellites Copernic. Ces orbites, bien que très courantes en raison de leur grande proximité, peuvent couvrir une très petite zone. C’est pourquoi ils sont souvent relâchés ensemble dans des groupes appelés constellations de satellites Ils forment une sorte de réseau qui entoure la Terre. Cela leur permet de couvrir de grandes surfaces en travaillant simultanément.

Mais ces satellites, tôt ou tard, finissent par rentrer chez eux. En orbite basse, un satellite subit l’effet gravitationnel des trois grands corps les plus proches : la Terre, la Lune et le Soleil, il subit également des frottements et un troisième effet variable lié à la champ magnétique solaire. L’effet gravitationnel est évident; l’effet de l’activité solaire et la force de frottement ne sont pas si importants.

L’effet du frottement est facile à comprendre : en orbite basse, sur la trajectoire que parcourt le satellite, il y a encore de la matière de l’atmosphère terrestre qui s’oppose à son mouvement et lui fait perdre de l’altitude avec le temps. le télescope spatial Hubble et la Station spatiale internationale sont deux exemples de ce type de satellite. On pourrait dire qu’avec le temps, ils tombent lentement vers nous. La plupart de ces satellites ont des systèmes de propulsion pour modifier leur hauteur. D’autres non. Certains consomment simplement le carburant qu’ils avaient destiné à effectuer ce type de manœuvre au fil du temps.

Pour estimer la durée de vie d’un de ces satellites, il est indispensable d’estimer la force de frottement. Celle-ci décroît de manière exponentielle avec l’altitude, d’autant plus qu’à mesure que l’on s’éloigne de la surface il y a de moins en moins de matière provenant de l’atmosphère. Il existe une hauteur critique, à environ 1 000 km au-dessus de la surface de la Terre, où le freinage produit par l’atmosphère agit à des échelles comprises entre mille et dix mille ans.

Et au-delà d’une certaine hauteur, c’est le vent solaire qui domine l’évolution de la trajectoire. L’activité solaire est la variable inconnue dans l’estimation de la durée de vie des satellites en orbite basse qui n’ont pas de propulsion interne. Cela fonctionne comme ceci : le Soleil fournit un supplément d’énergie à l’atmosphère dans ses périodes les plus actives, faisant remonter les couches de faible densité et les remplacer par celles qui sont plus basses, plus denses. Les satellites en orbite basse doivent recevoir plusieurs coups de pouce par an pour les maintenir en orbite. Dans le cas d’être au maximum du cycle solaire, vers lequel nous nous dirigeons maintenant et qui sera atteint en 2025, nous devons leur donner plus de poussées que la normale.

La force de frottement augmente lorsque le Soleil est plus actif simplement parce que la densité de l’environnement dans lequel se déplace le satellite augmente. C’est un effet à long terme, un effet érosif. Et le Soleil affectera, étant maintenant dans l’une de ses activités maximales, la chute de l’orbite du Hubble, par exemple, bien que nous ne sachions toujours pas exactement combien. De plus, il y a parfois aussi un effet soudain lié aux orages géomagnétiques, où le vent solaire, lorsqu’il interagit avec le champ magnétique terrestre, peut à nouveau provoquer les effets décrits dans le paragraphe précédent, modifiant les orbites des satellites.

C’est pourquoi nous devons toujours être attentifs au soleil, de peur que, comme dans l’ancien village de Gala et par tutatis!, le ciel ne finisse par nous tomber sur la tête.

Vide cosmique est une section dans laquelle nos connaissances sur l’univers sont présentées de manière qualitative et quantitative. Il vise à expliquer l’importance de comprendre le cosmos non seulement d’un point de vue scientifique mais aussi d’un point de vue philosophique, social et économique. Le nom “vide cosmique” fait référence au fait que l’univers est et est, en grande partie, vide, avec moins d’un atome par mètre cube, alors que dans notre environnement, paradoxalement, il y a des quintillions d’atomes par mètre cubique, qui nous invite à réfléchir sur notre existence et la présence de la vie dans l’univers. La rubrique est composée de Pablo G. Pérez Gonzalezchercheur au Centre d’Astrobiologie, et Eva Villaverprofesseur de recherche à l’Instituto de Astrofísica de Canarias.

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