SpaceX vient de perdre 40 de ses plus récents satellites à cause d’une tempête géomagnétique causée par le rayonnement solaire, un risque qui ne fera qu’augmenter pour la société d’Elon Musk et les autres opérateurs de satellites au cours des prochaines années.
SpaceX a lancé son dernier lot de 49 satellites Starlink le 3 février, le dernier d’une constellation de plus de 1900 petits satellites fournissant une connectivité Internet à large bande depuis l’orbite terrestre basse. Le 4 février, une masse de particules chargées éjectées du soleil fin janvier a atteint la Terre, déversant leur énergie dans le champ magnétique de la planète et augmentant la densité de la haute atmosphère.
Les satellites lancés en orbite terrestre basse sont toujours confrontés à une certaine résistance atmosphérique, mais dans une déclaration publiée le 8 février, SpaceX a noté que la résistance produite par la tempête géomagnétique était 50 % plus élevée que lors des lancements précédents. La société a reconnu que la traînée était trop importante pour 40 des 49 satellites, qui sont rentrés ou vont bientôt rentrer dans l’atmosphère terrestre.
La raison pour laquelle SpaceX a choisi de lancer les satellites au moment où elle l’a fait n’est pas claire, étant donné que la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) américaine avait prévu que la tempête géomagnétique se produirait au début du mois de février après avoir observé une activité d’éruption solaire le 29 janvier. Mais c’est un problème qui pourrait s’aggraver pour SpaceX – et d’autres opérateurs de constellations de satellites comme OneWeb – à mesure que l’activité du soleil augmente vers le pic de son cycle de 11 ans en 2025-2026.
Le soleil produit un flux continu de particules chargées connu sous le nom de vent solaire, mais lorsque notre étoile est particulièrement active, des éruptions à sa surface peuvent expulser des quantités beaucoup plus importantes de radiations. Ces éruptions sont liées à des phénomènes connus sous le nom de taches solaires.
Plus qu’une simple zone sombre à la surface du soleil, une tache solaire est un nœud de champs magnétiques tordus à l’intérieur du soleil, selon Thomas Berger, physicien solaire et directeur du Space Weather Technology, Research and Education Center de l’Université du Colorado, à Boulder. Lorsque ces champs magnétiques sont exceptionnellement tordus et énergisés, ils explosent dans une éruption magnétique solaire, générant une éruption solaire.
“Mais ils ont également tendance à projeter des milliards de tonnes de plasma dans cette explosion massive, et nous les appelons les éjections de masse coronale”, a déclaré le Dr Berger. C’est justement cette éjection de masse coronale qui a provoqué la tempête géomagnétique qui a fait tomber les satellites de SpaceX.
Lorsque les particules chargées et leurs champs magnétiques associés atteignent la Terre, elles interagissent avec le champ magnétique de notre planète, générant des aurores polaires à mesure que leur énergie est transférée au champ et à l’atmosphère de la Terre. C’est une bonne chose, car sans le champ magnétique de notre planète, le rayonnement solaire rendrait la vie sur Terre impossible.
Mais l’énergie ne se contente pas de disparaître, elle fait trembler le champ magnétique de la Terre et réchauffe et dilate la haute atmosphère. Le degré de dilatation de l’atmosphère dépend de la puissance du rayonnement entrant et de la tempête géomagnétique qui s’ensuit, cette dernière étant classée sur une échelle d’intensité de G1 à G5.
“C’est logarithmique”, a déclaré le Dr Berger, de sorte que “le G5 est cinq ordres de grandeur plus fort qu’un G1”.
La tempête qui a détruit les satellites de SpaceX était un G1 et n’a pas affecté la haute atmosphère au-delà de 200 kilomètres d’altitude, selon le Dr Berger, mais c’était exactement là où les satellites SpaceX récemment lancés volaient, n’ayant pas été propulsés sur des orbites plus élevées et plus stables. Étant donné que la NOAA avait prévu la tempête géomagnétique, et que la raison pour laquelle SpaceX a choisi de lancer ses satellites au moment où elle l’a fait est une énigme, selon le Dr Berger.
“Notre hypothèse est que a), les gens ne réalisaient pas vraiment ce que les perturbations de densité à 200 kilomètres pouvaient faire, et b), ils ne faisaient probablement pas de surveillance en temps réel de la tempête géomagnétique”, a déclaré le Dr Berger. “Et une prévision émise six heures avant le lancement leur aurait probablement dit : ‘Ouais, ça va juste être un G1, ça ne va pas faire grand chose, ne vous inquiétez pas.'”
La bonne nouvelle pour SpaceX est qu’ils peuvent probablement éviter de futures pertes de satellites simplement en surveillant la météo spatiale en temps réel et en retardant ou en reprogrammant un lancement. Mais la mauvaise nouvelle est que la météo spatiale va probablement devenir un problème croissant qu’ils devront contourner, au moins pour les prochaines années.
“Nous sommes une planète en orbite autour d’une étoile magnétique, appelée soleil dans notre cas, et cette étoile magnétique connaît des cycles”, a déclaré le Dr Berger, un cycle de 10 à 11 ans d’augmentation puis de diminution de l’activité solaire et magnétique. “On a commencé à compter ces cycles de 10 ans dans les années 1850.en ce moment, nous entrons dans ce que nous appelons le cycle solaire 25.”
C’est un cycle qui ne culminera pas avant 2025 ou 2026, et “au fur et à mesure que le champ magnétique augmente sur le soleil, vous obtenez de plus en plus de ces éruptions et elles ont tendance à être plus grandes”, a déclaré le Dr Berger.
Une tempête géomagnétique de type G5 peut augmenter la densité de la haute atmosphère jusqu’à 1 000 kilomètres d’altitude, ce qui affecte pratiquement tous les satellites en orbite terrestre basse. Les opérateurs de satellites peuvent renforcer la résistance de leur satellite à l’augmentation de la traînée atmosphérique, mais cela nécessite l’utilisation d’une quantité limitée d’ergols, ce qui réduit la durée de vie du satellite et augmente les coûts.
Pire encore, il y a des objets en orbite qui ne peuvent pas être renforcés contre la traînée atmosphérique pendant une tempête géomagnétique, comme les satellites hors service, les vieux étages de fusée et les milliers d’autres déchets spatiaux en orbite.
D’après le Dr Berger, les tempêtes géomagnétiques de moindre ampleur ont toujours contribué à nettoyer les débris spatiaux des orbites les plus basses, les accélérant sur leur chemin vers une mort violente dans l’atmosphère terrestre. Mais une tempête plus importante, telle que G5, influencerait les débris spatiaux à des altitudes plus élevées, mais pas suffisamment pour entraîner les objets dans la rentrée, ce qui signifie que les dizaines de milliers de débris spatiaux suivis par l’US Space Force et d’autres organisations ne seraient plus là où ils pensaient être.
“Donc, alors que SpaceX pourrait être en mesure de dire, ‘hey, nous savons où sont nos satellites’, soudainement, ils ne savent plus où se trouvent les débris”, a déclaré le Dr Berger. “C’est un peu le scénario qui nous inquiète. S’il y a une grosse tempête, qu’allons-nous faire pour réacquérir rapidement les débris ?”
Pire encore, l’espace est devenu de plus en plus encombré. La dernière fois que la Terre a connu une tempête géomagnétique G5, c’était en 2003, a déclaré le Dr Berger, “alors que le domaine orbital était beaucoup, beaucoup moins encombré qu’aujourd’hui.”
Il y avait moins de 1 000 satellites actifs en orbite en 2003, et près de 5 000 en orbite d’ici 2020. SpaceX prévoit à lui seul de lancer à terme plus de 40 000 satellites pour son programme Starlink, qui pourraient tous être vulnérables aux débris spatiaux après une tempête géomagnétique, se transformant potentiellement en débris spatiaux eux-mêmes.
Les chercheurs du centre de météorologie spatiale de Berger à l’Université du Colorado, de la Nasa et de l’ESA s’efforcent de prévenir de telles réactions en chaîne cataclysmiques en orbite en cherchant à mieux comprendre la météorologie spatiale.
La prochaine mission de la Nasa, Geospace Dynamics Constellation, par exemple, utilisera plusieurs vaisseaux spatiaux pour étudier attentivement la façon dont l’atmosphère réagit aux conditions météorologiques spatiales, a déclaré le Dr Berger, aidant ainsi les chercheurs à construire de meilleurs modèles pour prédire l’impact d’une tempête sur les satellites.
Et le nouveau vaisseau spatial Vigil de l’ESA, qui devrait être lancé au milieu de la décennie, surveillera de près le soleil lui-même afin de fournir des alertes précoces en cas d’événements météorologiques spatiaux.
Avec une meilleure modélisation de la météo spatiale et des alertes plus avancées, a déclaré le Dr Berger, les chercheurs pourraient un jour surveiller les satellites et prévenir les collisions pendant une tempête géomagnétique, “Mais nous n’en sommes pas encore là.”
