Un ciel clair est une condition préalable pour la plupart des astronomes qui imagent le cosmos. Cependant, avec la prolifération des traînées satellites, les astronomes voient beaucoup plus de traînées dans leurs images. Cela est particulièrement vrai pour les personnes utilisant des télescopes professionnels au sol et en orbite. Lorsque le télescope spatial Hubble a ouvert son œil sur le ciel, il y avait moins de 500 satellites en orbite autour de notre planète. Aujourd’hui, ils sont près de 8 000, laissant leur empreinte dans le ciel.
Les traînées fines comme un crayon dans les images HST ont le potentiel « d’éclipser » une cible cruciale. Ou, ils pourraient ruiner toute une course d’observation. Le télescope n’est pas bon marché à faire fonctionner, donc une observation photobombée coûte beaucoup d’argent aux contribuables. Alors, que font les astronomes HST si une série de satellites apparaît ?
Il s’avère que les traînées de satellites ne sont pas autant un problème pour ce télescope que pour les autres. C’est parce qu’il existe une astuce pour l’étalonnage d’image HST, selon Dave Stark de STScI. « Nous avons développé un nouvel outil pour identifier les traînées satellites qui est une amélioration par rapport au logiciel satellite précédent car il est beaucoup plus sensible. Nous pensons donc qu’il sera meilleur pour identifier et supprimer les traînées satellites dans les images Hubble », a-t-il déclaré.
L’outil utilisé par Stark est basé sur une technique d’analyse d’image étendue appelée Radon Transform. C’est un « truc » mathématique similaire à la transformée de Fourier. Les deux peuvent être appliqués pour reconstruire des images. Et cela signifie que les traces des satellites ne constituent pas une menace énorme pour les observations continues du télescope, pour le moment.
Stark a appliqué l’outil aux pistes satellites sur la caméra avancée de Hubble pour les enquêtes (ACS). Chaque observation scientifique de Hubble provient d’une collection d’expositions multiples sur la même cible céleste. Un satellite traversant le champ de vision apparaît généralement dans une image, et non dans l’image consécutive suivante. Environ dix pour cent des observations de HST aujourd’hui sont affectées par les traînées satellites.
« La largeur moyenne que j’ai mesurée pour les satellites était de 5 à 10 pixels », a déclaré Stark. « La vue la plus large de l’ACS est de 4 000 pixels de large, donc une traînée typique affectera moins de 0,5 % d’une seule exposition. Ainsi, non seulement nous pouvons les signaler, mais ils n’ont pas d’impact sur la majorité des pixels des images Hubble individuelles. Même si le nombre de satellites augmente, nos outils de nettoyage des images seront toujours d’actualité. »
Recherche et masquage des pistes satellites
Stark et ses collaborateurs ont développé une routine de masquage qui identifie où se trouvent les mauvais pixels, dans quelle mesure ils affectent l’image, puis les signale. « Lorsque nous les signalons, nous devrions être en mesure de récupérer le champ de vision complet sans problème, après avoir combiné les données de toutes les expositions », a déclaré Stark.
Dans l’état actuel des choses, l’outil logiciel résume toute la lumière le long de chaque chemin rectiligne possible sur une image HST donnée. De cette manière, il identifie et caractérise les caractéristiques linéaires d’une image. Cette approche combine toute la lumière d’une piste satellite, la faisant « apparaître » dans l’image transformée. Cette approche fonctionne même pour ceux qui sont très faibles dans l’image d’origine. Il rejoint un vaste catalogue d’outils que les astronomes utilisent depuis des années pour « nettoyer » les observations HST.
Qu’en est-il des télescopes au sol et des pistes satellites ?
Les mêmes satellites qui affligent HST font réfléchir les astronomes lorsqu’il s’agit d’observer avec des télescopes professionnels au sol. Il s’avère qu’ils peuvent s’adapter aux méga-constellations. Cependant, cela va nécessiter beaucoup de données de télémétrie sur ces satellites. Cela permettrait aux astronomes de « programmer autour » les satellites lors de la planification de leurs observations. Et la plupart des installations devront trouver des solutions mathématiques similaires pour corriger les images après coup.
De toute évidence, il est très logique d’atténuer les effets des satellites afin qu’ils ne posent pas un si grand défi à l’astronomie. Il a également été suggéré que les opérateurs de systèmes satellitaires tentent de limiter la visibilité de leurs actifs spatiaux afin que les séquences ne soient pas si évidentes.
Quel est l’effet ultime de ces satellites sur les installations au sol? À titre d’exemple, les opérateurs du télescope Vera C. Rubin au Chili craignent qu’au moins 30 % des observations de ce télescope ne soient affectées par des séquences satellites. C’est particulièrement difficile puisque le télescope est construit pour tout observer, des galaxies lointaines (et très faibles) aux astéroïdes proches de la Terre potentiellement menaçants. Le personnel de Rubin travaille avec les ingénieurs de SpaceX (par exemple) pour trouver des moyens d’atténuer les impacts des satellites Starlink. De plus, ils devront trouver des solutions de contournement logicielles, tout comme le personnel du HST le fait pour ses observations.
Directives de l’industrie pour éviter les traînées satellites
Il existe des lignes directrices établies qui pourraient aider à atténuer les traînées satellites pour un large éventail d’installations. En plus d’assombrir les réflectivités des satellites et de fournir une télémétrie précise, ils incluent le maintien d’altitudes orbitales inférieures à 600 km (pour réduire le nombre de satellites visibles plus tard dans la nuit), l’orientation des surfaces réfléchissantes telles que les panneaux solaires afin qu’elles ne réfléchissent pas la lumière du soleil vers Terre, et en réduisant le nombre de satellites.
L’adoption de toutes les directives pour atténuer les traînées de satellites devrait, en théorie, rendre l’imagerie du ciel nocturne un peu plus facile pour tout le monde, tout en répondant au besoin croissant des services fournis par ces constellations de satellites.