Les scientifiques transforment Starlink en un scanner géant pour l’atmosphère supérieure de la Terre
La région entourant la Terre devient de plus en plus encombrée, avec des milliers de satellites et des débris spatiaux se déplaçant dans l’orbite terrestre basse. À des altitudes de plusieurs centaines de kilomètres, des traces de l’atmosphère supérieure de la Terre exercent suffisamment de traînée pour ralentir les satellites. Mer avec précision la densité atmosphérique à ces hauteurs est donc crucial pour prévoir le mouvement des satellites et réduire le risque de collisions.
Plus de 99 % de l’atmosphère supérieure est constituée de gaz électriquement neutre connu sous le nom de thermosphère. La densité thermosphérique désigne la densité de cette atmosphère neutre entre environ 100 et 1 000 kilomètres au-dessus de la surface terrestre. En comparaison, le gaz ionisé de l’ionosphère ne représente pas plus de 1 % de l’atmosphère. Alors que l’ionosphère peut être observée relativement facilement, mer les conditions dans la thermosphère s’avère beaucoup plus complexe.
Des chercheurs de l’Université de Kyoto ont développé une nouvelle technique pour visualiser cette région difficile à observer. « Il s’agit d’une étude multidisciplinaire entre la science spatiale et l’ingénierie spatiale, » déclare Mamoru Yamamoto, auteur correspondant. « En lisant des articles des deux domaines de recherche, nous avons réalisé qu’un dialogue plus approfondi entre les chercheurs de ces deux secteurs était nécessaire. »
Les chercheurs ont utilisé des informations orbitales disponibles publiquement des satellites Starlink et ont appliqué la tomographie, une technique souvent associée à l’imagerie médicale, à l’atmosphère supérieure de la Terre. En examinant la traînée atmosphérique à travers la dégradation progressive des orbites des satellites, l’équipe a estimé la densité thermosphérique autour de près de 1 200 satellites volant à une altitude de 482 kilomètres.
À partir de ces mes, les chercheurs ont produit un instantané en deux dimensions de la densité thermosphérique à une altitude d’environ 500 kilomètres. Selon l’équipe, cela représente la première analyse tomographique de ce type.
Les motifs de densité obtenus ont également montré une forte cohérence avec les observations des satellites SWARM de l’Agence spatiale européenne, qui ment les variations de densité atmosphérique le long de leurs trajectoires orbitales. Ce travail s’inscrit dans la continuité d’une étude antérieure de la même équipe, qui avait estimé comment la densité thermosphérique variait dans le temps et l’altitude à partir de données orbitales générales appelées Two-Line Element (TLE) des satellites Starlink. La nouvelle analyse ajoute une dimension supplémentaire en examinant comment la densité varie horizontalement selon la latitude et la longitude, révélant ainsi davantage de la structure géographique de la thermosphère.
Les résultats pourraient avoir des avantages pratiques alors que le nombre d’objets en orbite autour de la Terre continue de croître. Des informations plus précises sur la densité atmosphérique peuvent améliorer les prévisions de mouvement des satellites, contribuant à réduire les risques de collisions entre satellites et entre satellites et débris spatiaux. Cette technique pourrait également, à terme, permettre des mes de densité atmosphérique en temps quasi réel autour des satellites, améliorant ainsi les prévisions météorologiques spatiales et contribuant à des opérations de satellites plus sûres et plus fiables à l’avenir.
Source : Kyoto University.
