Une start-up américaine prévoit de fournir de la lumière solaire à la demande après la tombée de la nuit. Est-ce possible ? Et le souhaiterions-nous ?
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Un projet de constellation de satellites inquiète vivement les astronomes. Contrairement aux satellites qui réfléchissent la lumière du soleil et produisent une pollution lumineuse, ceux de la start-up américaine Reflect Orbital seraient intentionnellement polluants.
L'entreprise promet de produire de la « lumière solaire à la demande » avec des miroirs qui projettent la lumière du soleil vers la Terre afin que les fermes solaires puissent fonctionner après le coucher du soleil .
L'entreprise prévoit de commencer par un satellite d'essai de 18 mètres, baptisé Earendil-1, dont le lancement est prévu pour 2026. Selon les derniers rapports , il sera suivi d'environ 4 000 satellites en orbite d'ici 2030.
Alors, quelle serait l'ampleur de la pollution lumineuse ? Et surtout, les satellites de Reflect Orbital fonctionneront-ils comme annoncé ?
Lumière du soleil rebondissante
La lumière du soleil peut être réfléchie sur une montre-bracelet pour produire un point lumineux. M. Brown
De la même manière que vous pouvez faire rebondir la lumière du soleil sur le cadran d’une montre pour produire un point de lumière, les satellites de Reflect Orbital utiliseraient des miroirs pour projeter de la lumière sur une partie de la Terre.
Mais l'échelle impliquée est très différente. Les satellites de Reflect Orbital orbiteraient à environ 625 km au-dessus du sol et seraient dotés de miroirs de 54 mètres de diamètre .
Lorsque vous réfléchissez la lumière de votre montre sur un mur proche, le point lumineux peut être très brillant. Mais si vous la réfléchissez sur un mur éloigné, le point s'agrandit et s'atténue.
Cela est dû au fait que le Soleil n'est pas un point lumineux, mais qu'il forme un angle d'un demi-degré dans le ciel. Cela signifie qu'à grande distance, un rayon de soleil réfléchi par un miroir plan s'étend selon un angle d'un demi-degré.
Qu'est-ce que cela signifie concrètement ? Prenons l'exemple d'un satellite réfléchissant la lumière solaire sur une distance d'environ 800 km, car un satellite situé à 625 km d'altitude ne sera pas toujours directement au-dessus de nous, mais projettera la lumière solaire selon un angle. La zone de sol éclairée mesurerait au moins 7 km de large.
Même un miroir courbé ou une lentille ne peut pas focaliser la lumière du soleil dans un endroit plus étroit en raison de la distance et de l'angle d'un demi-degré du soleil dans le ciel.
Cette lumière réfléchie du Soleil serait-elle brillante ou faible ? Eh bien, pour un seul satellite de 54 mètres, elle sera 15 000 fois plus faible que le Soleil de midi, mais elle restera bien plus brillante que la pleine Lune.
Les réflecteurs en Mylar peuvent être dépliés en orbite. Josh Spradling/The Planetary Society , CC BY
Le test du ballon
L'année dernière, Ben Nowack, fondateur de Reflect Orbital, a publié une courte vidéo résumant un test avec la « dernière chose à construire avant le départ pour l'espace ». Il s'agissait d'un réflecteur embarqué sur une montgolfière.
Lors du test, un miroir plat et carré d'environ 2,5 mètres de diamètre dirige un faisceau lumineux vers des panneaux solaires et des capteurs. À un moment donné, l'équipe mesure 516 watts de lumière par mètre carré alors que le ballon se trouve à une distance de 242 mètres.
À titre de comparaison, le soleil de midi produit environ 1 000 watts par mètre carré. 516 watts par mètre carré représentent donc environ la moitié de cette valeur, ce qui est suffisant pour être utile.
Cependant, adaptons le test du ballon à l'espace. Comme indiqué précédemment, si les satellites se trouvaient à 800 km de la zone d'intérêt, le réflecteur devrait mesurer 6,5 km sur 6,5 km, soit 42 kilomètres carrés. La construction d'un réflecteur aussi gigantesque étant peu pratique, le test du ballon présente certaines limites.
Alors, que prévoit de faire Reflect Orbital ?
Le projet de Reflect Orbital consiste à installer des satellites simples, placés dans la constellation adéquate, sur des parcs solaires existants. Leur objectif est de produire seulement 200 watts par mètre carré , soit 20 % de la luminosité solaire de midi.
Les satellites plus petits peuvent-ils fournir ce résultat ? Si un seul satellite de 54 mètres est 15 000 fois plus faible que le Soleil à midi, il en faudrait 3 000 pour atteindre 20 % du Soleil à midi. Cela représente beaucoup de satellites pour éclairer une région.
Autre problème : les satellites à 625 km d'altitude se déplacent à 7,5 km par seconde. Un satellite ne restera donc pas plus de 3,5 minutes à moins de 1 000 km d'un lieu donné.
Cela signifie que 3 000 satellites fourniraient quelques minutes d'éclairage. Pour fournir ne serait-ce qu'une heure, il en faudrait des milliers de plus.
Reflect Orbital ne manque pas d'ambition. Dans une interview, Nowack a suggéré 250 000 satellites en orbite à 600 km d'altitude. C'est plus que tous les satellites et débris spatiaux actuellement répertoriés réunis.
Pourtant, d'après nos calculs ci-dessus, cette vaste constellation ne fournirait que 20 % du Soleil de midi à un maximum de 80 points d'observation simultanément. En pratique, un nombre encore plus réduit de points d'observation serait éclairé en raison du temps nuageux.
De plus, compte tenu de leur altitude, les satellites ne pouvaient éclairer la plupart des zones qu'à l'aube et au crépuscule, lorsque les miroirs en orbite basse étaient baignés de lumière solaire. Consciente de ce fait, Reflect Orbital prévoit que sa constellation entoure la Terre au-dessus de la ligne jour-nuit, sur des orbites héliosynchrones, afin de la maintenir constamment exposée au soleil.
Des fusées moins chères ont permis le déploiement de constellations de satellites. SpaceX/Flickr , CC BY-NC
Lumières vives
Alors, les satellites miroirs sont-ils un moyen pratique de produire de l'énergie solaire nocturne à un prix abordable ? Probablement pas. Pourraient-ils produire une pollution lumineuse dévastatrice ? Absolument.
En début de soirée, il est rapide d'apercevoir des satellites et des débris spatiaux – et ils ne sont pas conçus pour briller. Avec le plan de Reflect Orbital , même si seul le satellite de test fonctionne comme prévu, il apparaîtra parfois bien plus brillant que la pleine Lune.
Une constellation de tels miroirs serait dévastatrice pour l'astronomie et dangereuse pour les astronomes. Pour quiconque observant au télescope, la surface de chaque miroir pourrait être presque aussi brillante que celle du Soleil, risquant ainsi des lésions oculaires permanentes .
La pollution lumineuse entrave la capacité de chacun à voir le cosmos et il est connu que la pollution lumineuse a également un impact sur le rythme quotidien des animaux .
Bien que Reflect Orbital vise à éclairer des endroits précis, les faisceaux des satellites balayeraient également la Terre lors de leurs déplacements. Le ciel nocturne pourrait être illuminé par des éclairs plus brillants que la Lune.
L'entreprise n'a pas répondu à The Conversation concernant ces préoccupations dans les délais. Elle a toutefois annoncé à Bloomberg cette semaine son intention de rediriger la lumière solaire de manière « brève, prévisible et ciblée », en évitant les observatoires et en communiquant la position des satellites afin que les scientifiques puissent planifier leurs travaux.
Les conséquences seraient désastreuses
Reste à savoir si le projet de Reflect Orbital verra le jour. L'entreprise pourrait lancer un satellite d'essai, mais il y a encore un long chemin à parcourir avant de disposer de 250 000 miroirs géants tournant constamment autour de la Terre pour permettre à des centrales solaires de fonctionner quelques heures de plus par jour.
Il s'agit néanmoins d'un projet à suivre de près. Les conséquences d'un succès pour les astronomes – et pour tous ceux qui apprécient l'obscurité du ciel nocturne – seraient désastreuses.