Les émissions de gaz à effet de serre pourraient réduire considérablement le nombre de satellites pouvant orbiter en toute sécurité autour de la Terre, selon des ingénieurs aérospatiaux du MIT. Cette nouvelle pourrait mettre en péril des services spatiaux essentiels, notamment Internet et les prévisions météorologiques.
Les émissions de gaz à effet de serre ne réchauffent pas seulement la surface de la Terre ; elles ont également un impact sur l'espace. Des chercheurs dirigés par le MIT ont découvert que ces émissions modifient l'environnement de l'espace proche de la Terre, réduisant potentiellement le nombre de satellites pouvant fonctionner en toute sécurité dans les décennies à venir.
Publié Dans Nature Sustainability, l'étude démontre que le dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre provoquent la contraction de la haute atmosphère, en particulier de la thermosphère. Cette contraction diminue la densité atmosphérique, ce qui diminue par la suite la traînée atmosphérique, une force qui contribue à attirer les vieux satellites et les débris vers le bas, où ils brûlent. Avec moins de traînée, les débris spatiaux restent plus longtemps en orbite, ce qui augmente considérablement la probabilité de collisions.
L'équipe de recherche prédit un avenir sombre. Ses simulations indiquent que d'ici 2100, la capacité de charge des satellites en orbite basse pourrait être réduite de 50 à 66 pour cent en raison des effets des gaz à effet de serre.
« Notre comportement avec les gaz à effet de serre ici sur Terre au cours des 100 dernières années a un effet sur la façon dont nous exploitons les satellites au cours des 100 prochaines années », a déclaré l'auteur de l'étude Richard Linares, professeur associé au département d'aéronautique et d'astronautique du MIT (AeroAstro), dans un communiqué de presse.
Cette étude implique des conséquences de grande portée sur les technologies sur lesquelles nous comptons au quotidien, des prévisions météorologiques et de la navigation GPS aux communications mondiales et aux services bancaires.
« La haute atmosphère est dans un état fragile, car le changement climatique perturbe le statu quo », a ajouté l'auteur principal William Parker, étudiant diplômé d'AeroAstro. « Dans le même temps, le nombre de satellites lancés a considérablement augmenté, en particulier pour fournir un accès Internet haut débit depuis l'espace. Si nous ne gérons pas cette activité avec soin et ne travaillons pas à réduire nos émissions, l'espace pourrait devenir trop encombré, ce qui entraînerait davantage de collisions et de débris. »
Au cours du cycle solaire de 11 ans, la thermosphère se dilate et se contracte naturellement tandis que l'atmosphère extérieure de la Terre se réchauffe et se refroidit en réponse à l'activité solaire.
Cependant, la tendance observée ces dernières décennies indique que les gaz à effet de serre pourraient désormais jouer un rôle plus important. Les scientifiques ont observé des changements dans la traînée des satellites qui semblent être dus à ces émissions de gaz à effet de serre plutôt qu'aux seules activités solaires naturelles.
« Le ciel nous tombe littéralement sur la tête, à un rythme qui se mesure en décennies », a ajouté Parker.
L’équipe du MIT a développé des simulations intégrant différents scénarios d’émission de gaz à effet de serre pour estimer la dynamique orbitale future et les collisions potentielles de satellites.
Aujourd'hui, plus de 10,000 1,200 satellites opérationnels sont en orbite basse, une région qui s'étend jusqu'à XNUMX XNUMX kilomètres de la surface de la Terre. Ces satellites fournissent des services essentiels comme la fourniture d'Internet, les systèmes de navigation et les prévisions météorologiques. L'augmentation exponentielle des lancements de satellites, en particulier par des mégaconstellations comme Starlink de SpaceX, a déjà considérablement encombré cette région orbitale.
« Le nombre de satellites lancés ces cinq dernières années est supérieur à celui des 60 années précédentes », a ajouté Parker, soulignant l’importance de comprendre si la trajectoire actuelle est soutenable.
Les chercheurs ont utilisé des modèles écologiques de « capacité de charge » pour prédire le nombre de satellites que chaque altitude pourrait accueillir, en tenant compte de différents scénarios d’émissions. En comparant les niveaux d’émissions de l’an 2000 avec les augmentations futures potentielles, ils ont découvert que l’augmentation des émissions réduisait considérablement la capacité de charge à différentes altitudes en orbite terrestre basse.
Les projections indiquent que si la capacité de charge est dépassée, même dans des zones localisées, nous pourrions être confrontés à une « instabilité incontrôlable » ou à des collisions en cascade générant des débris rendant ces régions orbitales inutilisables. Ces résultats soulignent l’urgence de s’attaquer aux émissions de gaz à effet de serre et de gérer avec prudence les lancements de satellites.
« Nous dépendons de l’atmosphère pour nettoyer nos débris. Et si l’atmosphère change, alors l’environnement des débris changera aussi », a ajouté Parker. « Nous montrons que les perspectives à long terme concernant les débris orbitaux dépendent de manière critique de la réduction de nos émissions de gaz à effet de serre. »
Co-écrite par Matthew Brown de l’Université de Birmingham, cette recherche attire l’attention sur une dimension du changement climatique qui s’étend au-delà de la surface de notre planète.