Le changement climatique pourrait avoir des effets non seulement à la surface de la Terre, mais aussi sur son orbite basse, présentant des risques pour les satellites s’y trouvant.
Même si certaines personnes en doutent encore, notre Terre subit actuellement un changement climatique indéniable, qu’il soit dû ou non à l’activité humaine, qui commence à causer quelques problèmes au niveau notamment de l’agriculture.
Montée du niveau de la mer, nouvelles épidémies, extinctions massives, couleur des océans, fonte des glaces, moustiques en hiver, etc. Nous avons déjà tout entendu sur les effets de ces changements. Mais saviez-vous que d’autres effets peuvent aussi apparaître, comme des problèmes de fonctionnement du positionnement GPS ?
Et si le changement climatique avait aussi des effets sur l’orbite basse ?
Cette découverte, relayée par PHYS ORG, a été réalisée par des ingénieurs du MIT, le très fameux et prestigieux Massachusetts Institute of Technology. Ils ont ainsi déterminé que les émissions de gaz à effet de serre peuvent modifier l’environnement proche de la Terre jusque dans l’espace.
Le résultat ? Certains satellites situés dans les orbites basses pourraient tout simplement cesser de fonctionner.
Cette étude, publiée dans le journal Nature Sustainability porte sur les gaz à effets de serre de manière générale, le CO2 étant leur représentant principal. Ils ont ainsi découvert que l’augmentation de ces gaz dans l’atmosphère terrestre donnait lieu à une réduction de l’épaisseur de la couche supérieure de l’atmosphère, appelée Thermosphère.
Or, il se trouve que la Thermosphère est le lieu privilégié pour les orbites des satellites et qu’elle abrite également la Station Spatiale Internationale (ISS).
Si la thermosphère se contracte (c’est-à-dire que son épaisseur se réduit) cela a aussi pour effet de réduire la traînée atmosphérique. Cette traînée a pour effet d’envoyer vers les couches inférieures de l’atmosphère les débris spatiaux et vieux satellites inutilisés, qui vont alors se consumer. Si elle disparaît, le nombre de débris spatiaux va s’accroître.
“Notre comportement à l’égard des gaz à effet de serre sur Terre au cours des 100 dernières années a un effet sur la manière dont nous exploiterons les satellites au cours des 100 prochaines années”, explique Richard Linares, auteur de l’étude et professeur associé au département d’aéronautique et d’astronautique du MIT (AeroAstro).
“La haute atmosphère est fragile, car le changement climatique perturbe le statu quo”, ajoute l’auteur principal, William Parker, étudiant diplômé d’AeroAstro.
“Dans le même temps, le nombre de satellites lancés a considérablement augmenté, en particulier pour la fourniture de l’internet à haut débit depuis l’espace. Si nous ne gérons pas cette activité avec prudence et si nous ne nous efforçons pas de réduire nos émissions, l’espace pourrait devenir trop encombré, ce qui entraînerait davantage de collisions et de débris,” indique Matthew Brown, de l’université de Birmingham, coauteur de l’étude.
La thermosphère se contracte et se dilate naturellement tous les 11 ans en réponse au cycle d’activité régulier du soleil. Lorsque l’activité solaire est faible, la Terre reçoit moins de rayonnement et son atmosphère extérieure se refroidit et se contracte temporairement avant de se dilater à nouveau lors du maximum solaire.
Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont été en mesure de mesurer les changements de traînée sur les satellites, ce qui a fourni des preuves que la thermosphère se contracte en réponse à quelque chose d’autre que le cycle naturel de 11 ans du soleil.
William Parker explique : “Le ciel est littéralement en train de s’effondrer, mais à un rythme qui est de l’ordre de quelques dizaines d’années. Nous pouvons le constater en observant l’évolution de la traînée exercée sur nos satellites.”
L’équipe du MIT s’est interrogée sur l’impact de cette réaction sur le nombre de satellites pouvant fonctionner en toute sécurité sur l’orbite terrestre. Aujourd’hui, plus de 10 000 satellites dérivent sur l’orbite terrestre basse, qui décrit la région de l’espace située jusqu’à 2 000 km de la surface de la Terre. Ils permettent de gérer des communications, la localisation GPS, la météo, et bien d’autres services.
Le problème, c’est que si le nombre de débris augmente (par une réduction de la traînée), le nombre de collisions, et de destruction de satellites actifs, risque d’augmenter lui aussi.
L’équipe a comparé plusieurs scénarios : l’un dans lequel les concentrations de gaz à effet de serre restent à leur niveau de l’année 2000 et d’autres dans lesquels les émissions changent, conformément aux voies socio-économiques partagées (SSP) du groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).
Ils ont constaté que les scénarios prévoyant une augmentation continue des émissions entraîneraient une réduction significative de la capacité de charge sur l’ensemble de l’orbite terrestre basse. Cela signifie plus simplement qu’il sera difficile d’envoyer des satellites dans cette orbite en toute sécurité, à cause de l’augmentation massive du risque de collision.
Si les prévisions de l’étude portent à l’année 2100, le nombre de débris orbitaux à l’heure actuelle commence déjà à être alarmant. De plus, le nombre de satellites mis en orbite a explosé avec plus de satellites mis en orbite ces cinq dernières années que sur les 60 ans depuis la mise en orbite du premier. Cela est notamment dû à l’installation de mega-constellations comme celles de Starlink (SpaceX).
“La méga constellation est une nouvelle pratique, or nous avons démontré qu’en raison du changement climatique, nous aurons une capacité réduite en orbite”, explique Richard Linares. Dans certaines régions, la capacité maximale serait d’ailleurs presque atteinte.
“Nous comptons sur l’atmosphère pour nettoyer nos débris. Et si l’atmosphère change, l’environnement des débris changera également”, ajoute William Parker. “Les perspectives à long terme concernant les débris orbitaux dépendent fortement de la réduction de nos émissions de gaz à effet de serre.”
