Les satellites Iridium et l'astronomie

*** La constellation Iridium est maintenant sous le contrôle de Boeing. Les satellites défaillants Iridium 79, 85, 48 et 27 sont déjà rentrés dans l'atmosphère ***


Pourquoi

Il peut paraître étrange que des passionnés d'astronomie s'intéressent à des phénomènes qui n'ont absolument rien à voir avec des événements naturels. Or, comprendre la raison d'un phénomène artificiel a priori nuisible pour l'observation astronomique est important. Dans notre domaine, lors de la prise de photo astronomique, il est de plus en plus fréquent de constater qu'après une longue exposition la magnifique image du ciel profond tant attendue se trouve malheureusement barrée par un ou plusieurs traits brillants : des passages de satellites ont ruiné le travail photographique de la nuit...

Pourtant, dans certaines conditions spéciales, des satellites nous donnent l'occasion d'assister à un bien joli spectacle et il serait bien dommage de ne pas en profiter. L'espace commence juste au dessus de nos têtes et les satellites en font partie.

Il est important également de ne pas se tromper : ce phénomène n'a rien à voir avec les météorites qui illuminent de façon totalement imprévisible le ciel de nos nuits. Il ne s'agit pas d'OVNI également : ces objets volants que sont les satellites sont eux parfaitement identifiés et prévisibles.

Le phénomène  Top

Tout le monde a déjà vu, allongé dans l'herbe par une belle nuit d'été sans lune, des petits points blancs brillants hauts dans le ciel et qui se déplacent assez vite, à vitesse constante et en ligne droite sur le fond étoilé. Ce sont des satellites à haute altitude qui sont encore éclairés par le soleil alors que nous sommes déjà plongés dans la nuit. Leur luminosité, assez faible, est généralement constante pendant la durée de l'observation. Ceux-ci sont la bête noire de l'astronome photographe.

Pour les satellites Iridium, lancés par un consortium groupé autour de Motorola, l'histoire est un peu différente. Ce que les ingénieurs de Motorola n'avaient pas prévu, c'est qu'en disposant des panneaux très réfléchissants (en fait, trois grandes antennes planes de communication) orientés vers la Terre, ils allaient exactement jouer le rôle du gamin qui avec son miroir s'amuse à réfléchir la lumière du soleil dans l'œil de son voisin... Toutes proportions gardées, c'est exactement ce qui se passe avec les Iridiums : ils nous réfléchissent la lumière du soleil sur la surface de notre bonne Terre. Selon que l'alignement Soleil, satellite, observateur est plus ou moins correctement réalisé, l'éclair lumineux peut être plus ou moins intense. Le phénomène est bref, environ une vingtaine de secondes, car le satellite se déplace à grande vitesse. Il passe par un maximum qui, si l'alignement est parfait, peut être particulièrement spectaculaire.

Les satellites  Top

Pour comprendre un peu mieux le phénomène, une description rapide des satellites et de leur mission est nécessaire.

Historiquement, Motorola a décidé de mettre en place un réseau téléphonique à couverture mondiale et sans trou en utilisant plusieurs satellites. Malgré le fiasco économique de cette solution globale, la prouesse technologique est remarquable et donne l'occasion aux astronomes amateurs (ainsi qu'à toute personne un peu curieuse) de réaliser de belles observations.

6 plans orbitaux de onze satellites Pour que les appareils téléphoniques des usagers restent de proportion compacte et le plus léger possible, donc de faible puissance, il a fallu utiliser un grand nombre de satellites car ceux-ci devaient être assez bas (altitude d'environ 780 à 800 km). A l'origine, les ingénieurs de Motorola ont calculé la constellation en se basant sur 77 satellites répartis sur 7 plans orbitaux de 11 engins espacés d'environ 33 degrés, soit environ 4000 km entre chaque satellites d'un même plan (Le nom d'iridium vient du numéro atomique 77 de ce métal). Mais par la suite, l'amélioration des diagrammes de rayonnement des antennes principales (MMA pour "Main Mission Antenna") a permis de réduire le nombre de plan à 6, soit 66 satellites pour obtenir la couverture complète - Le nom d'iridium a été néanmoins conservé.
Du 5 mai 1997 au 12 juin 1999, les lancements ont été effectués par des fusées américaines (Delta II lancées de la base de l'air force à Vandenberg), russes (Proton depuis le cosmodrome de Baïkonour dans le Kazakhstan) et chinoises (Long March 2C/SD depuis le centre de lancement de Taiyuan en Chine). Les satellites sont ensuite placés sur une orbite très fortement inclinée passant pratiquement par les pôles (85°).

En à peine plus de deux ans, 88 satellites ont été lancés (en comptant les remplaçants et les engins de réserve).

Historique des lancements.

13eme lancement, le 6 avril 1998 - Baïkonour 13eme lancement, le 6 avril 1998 - Baïkonour
Succinctement, les satellites Iridium sont constitués d'un corps d'environ 4 mètres de long et de section triangulaire, surmonté de deux panneaux solaires. A la base, s'articulent trois grands panneaux plans d'environ 80 cm sur 2 m qui constituent les "Main Mission Antenna". Ces antennes sont recouvertes d'un matériau argenté de protection qui est très réfléchissant. Elles sont disposées à 120° l'une de l'autre dans le plan horizontal et inclinées d'environ 40° par rapport à la verticale. Le satellite est stabilisé sur son orbite de telle sorte que l'orientation des antennes MMA reste constante. (L'axe du satellite est vertical). Ces antennes sont à l'origine des flashes dans le ciel. Bien que plus rares, les panneaux solaires peuvent aussi produire des flashes, moins intenses, par exemple avec l'Iridium 20 qui n'est plus stabilisé sur son orbite car défectueux.
Assemblage des satellites

Groupement des satellites

Main Mission Antenna

7 satellites sur une fusée Proton

La prévision des passages  Top

Prévoir le passage des satellites Iridium est une tâche particulièrement ardue : en effet, il faut non seulement calculer la position des satellites de la constellation (88 au total, moins ceux déjà retombés), mais aussi, vérifier pour chacun d'eux et pour chacune des trois antennes MMA si un reflet sera visible sur la Terre pour le site géographique de l'observateur. Les paramètres à prendre en compte sont nombreux, par exemple : paramètres orbitaux des satellites, position du Soleil, position de l'observateur, date et heure, etc.

Heureusement, l'ordinateur est dans ce cas d'un très grand secours et il existe maintenant des programmes qui simplifient énormément le travail. Des sites Web proposent même de réaliser, quasiment instantanément pour tout observateur situé n'importe où sur la planète, le calcul des prédictions de passage.

Les prévisions indiquent où observer : azimut de 0° à 359° (Le Nord est à 0°, l'Est à 90 °, le Sud à 180° et l'Ouest à 270°. Pour d'autres valeurs, on peut s'aider d'une simple boussole) et altitude (angle de site) de 0° - l'horizon - à 90° - le zénith. Les satellites étant sur des orbites fortement inclinées par rapport à l'équateur, ils auront tous un défilement pratiquement selon une direction nord/sud ou sud/nord sous nos latitudes (Ce n'est pas le cas au voisinage des pôles).
La deuxième information très importante est l'heure où se produit le reflet maximum lors du passage, donnée en heure locale ou en heure UTC (vérifier bien car il y a 1 heure d'écart en hiver et 2 en été entre l'heure UTC et l'heure locale pour la France). L'heure est extrèmement précise, il est donc impératif de vérifier que sa montre est précise à la seconde. Dans le doute, il vaut mieux appeler l'horloge parlante ou acquérir un petit réveil synchronisé par radio (DCF77).
La magnitude espérée (quantité relative de lumière provenant de l'objet) peut atteindre -8,4 dans le meilleur des cas, mais l'intensité lumineuse diminue rapidement si on s'écarte du centre du reflet à la surface de la Terre, la tache lumineuse à la surface fait environ 10 à 20 km de diamètre. Il est souvent précisé aussi quel est le déplacement vers l'est ou l'ouest à effectuer pour trouver le maximum d'intensité à la même heure (le centre de la tache).
Le numéro du satellite est également donné (de 2 à 86 ainsi que 911, 914, 920 et 921. Sauf 1 et 78 qui n'ont jamais existé ainsi que 79, 85 et 48 qui eux sont déjà retombés), le numéro peut être accompagné par une indication supplémentaire : un "?" pour un satellite douteux ou de réserve, "tum" ou "T" pour "tumbling" si le satellite n'est pas stabilisé, "man" ou "M" s'il est en train de manœuvrer. Dans ces cas, l'observation n'est pas garantie : le satellite est bien là mais n'est pas obligatoirement bien orienté pour produire le reflet espéré.
D'autres informations moins importantes sont également données : heure de début et fin, position du Soleil à ce moment, etc.

Pour ceux qui souhaitent en savoir plus, je conseille vivement une petite visite sur le site Heavens Above où il sera possible d'obtenir des prévisions de passage pour un site d'observation quelconque sur la planète ainsi que bien des renseignements supplémentaires.

Photo prise par le club Orion  Top

Iridium 11A - Photo prise le 24 avril 2000 à 22 heures 09 (heure locale)
Coordonnées géographiques : 46,338° lat. nord - 6,072° long. est - 595 m alt
Site : Ville de Gex - Département de l'Ain - France

Coordonnées de l'observation : AD 14H 27' - Décl. 42,9° - Dist. 972km - Magn. -8,2
Moyens : Olympus OM30 - Obj. Zuiko 105mm à F3,5 - 50s sur Fuji 200 ISO

Iridium 11A - 84,4 KB Iridium 11A (Bouvier) - 94,3 KB
Iridium 11A
(cliquez sur l'image pour l'agrandir 3x)
Iridium 11A
Constellation du Bouvier

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