Astronomie

Problème de mise en orbite d'un satellite

Problème de mise en orbite d'un satellite

Problème : Il y a un satellite qui orbite autour de la Terre. Son orbite est circulaire et son plan orbital est perpendiculaire au plan équatorial de la Terre. Son orbite est telle qu'une personne qui se trouve sur l'équateur voit ce satellite au Zénith toutes les 12 heures.

une. Trouvez la période du satellite.

b. Quelle est la distance entre le satellite et la personne lorsqu'il se positionne à l'horizon de la personne ?

Mon problème avec cette question est :

Pour la première partie : quelque part ladite période est de 12 heures. Quelque part ailleurs, la personne sur l'équateur se déplace également (rotation de la Terre), donc 12 heures est P/2 et P= 24 heures. Quelle est la bonne réponse?

Pour la deuxième partie : Laquelle des figures suivantes montre la position du satellite lorsqu'il se couche ? (Figure 1 ou 2 ?)


Je traite cela comme une question de devoirs. Vous avez fait une tentative claire, ce n'est donc pas hors sujet, mais vous devez clarifier la source du problème.

Vous devrez d'abord établir si la rotation de la Terre est à considérer (ça fait une grosse différence, mais dans un devoir, parfois la Terre s'arrête de tourner !) Vous avez alors correctement trouvé les deux réponses possibles, soit 24 ou 12 heures .

Vous pouvez également considérer le mouvement de la Terre autour du soleil (car la Terre ne prend que 23h, 56min pour tourner une fois, par rapport aux étoiles). Cela signifie qu'après 12 heures, la Terre a tourné de plus de 180 degrés, et il n'y a pas de plan orbital qui passe au-dessus de la personne, et à travers l'origine, et est perpendiculaire à l'équateur. Cependant, l'erreur n'est que d'environ 1 degré, elle peut donc probablement être négligée pour les devoirs.

Pour la deuxième partie, la première image est certainement fausse, car la ligne de mire (en vert) passe par la Terre. La seconde montre la ligne de visée (maintenant en rouge) tangente à la surface de la Terre. Vous devrez utiliser la mécanique orbitale pour trouver la distance entre le centre de la Terre et le satellite, et trouver la distance entre le centre de la Terre et sa surface (lignes vertes), donnant les deux côtés d'un triangle rectangle. Et le reste c'est des maths.

Il y a quelques détails qui peuvent affecter la réponse : vous devriez considérer si le mouvement de la personne affectera la réponse à la partie (b) (et sinon, pourquoi pas). Il faut savoir que la Terre n'est pas sphérique. Vous devez vous demander si la réfraction optique de la lumière par l'atmosphère terrestre doit être prise en compte. Cependant, dans un problème de devoirs, ces problèmes peuvent souvent être ignorés, car leurs effets sont faibles.


Partie 1). En raison de la rotation de la Terre, un observateur sur l'équateur se déplace de 180 degrés toutes les 12 heures. Votre satellite se déplace perpendiculairement au plan équatorial et il rencontre l'observateur de l'autre côté de son orbite après 12 heures. Par conséquent, il a également parcouru 180 degrés. Pour effectuer une rotation de 180 degrés supplémentaires (et effectuer une révolution complète de 360 ​​degrés), à temps pour rencontrer à nouveau l'observateur, le satellite prendrait encore 12 heures. Par conséquent, la période de temps du satellite devrait être de 12h + 12h = 24h.

(2) Un satellite d'une durée de 24h est appelé satellite géosynchrone. Le rayon $r$ de l'orbite de ce type de satellite est d'environ 36 000 km, peut être déterminé en approfondissant cette formule…

$$ frac{v^2}{r} = frac{GM}{r^2}$$

Donc, dans votre deuxième diagramme, nous pouvons voir que le rayon du satellite est de 36 000 km, et nous savons que le rayon de la terre est de 6 400 km, donc par la règle de Pythagore, la distance $d$ au satellite lorsqu'il se couche peut être obtenue par,

$$d = sqrt{36000^2 - 6400^2}$$


La question est fausse : une telle orbite de satellite n'existe pas. En raison de la conservation du moment angulaire, le plan orbital du satellite est fixe dans l'espace, mais la position de l'observateur tourne d'environ $left( 360+frac{360}{365.25} ight)^{circ}$ toutes les 24$ d'heures. C'est simplement parce que la Terre tourne plus d'une fois dans une journée moyenne, c'est-à-dire le temps entre deux midis consécutifs (Soleil au zénith sur l'équateur).


Trop de satellites ruinent-ils notre vision de l'espace ?

Une image du groupe de galaxies NGC 5353/4 réalisée avec un télescope à l'observatoire Lowell en Arizona, aux États-Unis, dans la nuit du samedi 25 mai 2019. Les lignes diagonales qui traversent l'image sont des traînées lumineuses laissées par le groupe de satellites Starlink comme il a traversé le champ de vision du télescope. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Victoria Girgis (Lowell Observatory).

SpaceX, la société de technologie américaine, a lancé 60 satellites dans l'espace le 29 janvier. (Un satellite est un objet qui orbite autour d'une planète. Certains sont des satellites naturels, comme la Lune. D'autres sont artificiels, comme ceux lancés par SpaceX.)

SpaceX prévoit de créer un réseau de 12 000 satellites. La société affirme que le réseau, connu sous le nom de Starlink, contribuera à fournir un meilleur service Internet aux régions éloignées du monde.

Mais les astronomes disent que le nombre croissant de satellites en orbite autour de la Terre rend plus difficile pour eux d'observer et d'apprendre de l'univers.

Les satellites sont faits de métal qui réfléchit la lumière du soleil. Cela les fait apparaître dans le ciel nocturne sous forme de points lumineux et lents. Après le lancement en novembre, les satellites Starlink sont apparus sur des images prises par des télescopes et des caméras de l'espace lointain sous la forme d'une traînée de lumières vives traversant le ciel.

Les satellites Starlink mettent trois à cinq minutes pour traverser la zone d'observation d'un télescope. Pendant ce temps, ils peuvent passer directement devant l'objet qu'un astronome essaie de regarder, le cachant de la vue. De plus, la lumière des satellites est si brillante qu'il est impossible de voir la lumière plus faible des étoiles et des planètes lointaines.

Les astronomes découvrent l'espace en utilisant de grands télescopes et des caméras spéciales pour observer la lumière venant de très loin. Les informations qu'ils collectent peuvent les aider à comprendre des éléments tels que la formation des galaxies ou les planètes susceptibles de soutenir la vie.

Certains astronomes utilisent également des radiotélescopes, qui enregistrent les ondes radio provenant de l'espace. Cela permet d'étudier des choses qui dégagent une faible énergie et ne se manifesteraient pas sous forme de lumière, comme la poussière et les gaz. En avril 2019, les astronomes ont utilisé les informations recueillies par plusieurs radiotélescopes pour produire la première image d'un trou noir.

De grands groupes de satellites – connus sous le nom de « constellations de satellites » – émettent leurs propres signaux radio et réfléchissent les ondes radio provenant de la Terre. Ces signaux supplémentaires interfèrent avec les ondes radio provenant de plus loin dans la galaxie. Bien qu'il soit possible de construire des satellites avec des surfaces qui ne reflètent pas la lumière, il sera très difficile de fabriquer des satellites qui n'interfèrent pas avec les ondes radio.

SpaceX a commencé à lancer des lots de satellites Starlink en 2019. La société prévoit jusqu'à 22 autres lancements en 2020. À terme, la société aimerait mettre 30 000 satellites en orbite autour de la Terre. D'autres entreprises souhaitent également créer leurs propres constellations de satellites.

Les gens lancent des satellites dans l'espace depuis 1957. Ils servent à de nombreuses fins utiles. Certains sont une partie importante des réseaux de communication, comme les téléphones portables, la télévision et Internet. D'autres sont utilisés pour suivre les informations météorologiques et climatiques, créer des cartes de la Terre, faire fonctionner des systèmes de navigation comme le GPS et prendre des photos de la Terre, du soleil, des planètes et de l'espace lointain. La Station spatiale internationale est une sorte de satellite, avec de la place pour que les gens y vivent.

À l'heure actuelle, il y a environ 1 000 satellites artificiels en orbite autour de la Terre. Mais avec des entreprises prévoyant d'en lancer des milliers d'autres, les astronomes s'inquiètent de l'effet que tous ces satellites auront sur leur capacité à étudier l'univers. Plus de satellites en orbite autour de la Terre signifie également qu'il y a plus de risques de collisions et plus de « débris spatiaux » flottant autour de la Terre lorsque les satellites cessent de fonctionner.

Il n'y a pas de règles sur qui peut lancer un satellite, ou combien peuvent orbiter autour de la Terre à la fois. L'Union astronomique internationale (UAI) est un groupe composé d'astronomes professionnels du monde entier. Les membres de l'AIU souhaitent travailler avec les entreprises qui conçoivent et lancent des satellites et les gouvernements qui édictent des lois et des réglementations. Ils disent qu'il est important d'étudier l'impact d'avoir autant de satellites et d'établir des règles pour protéger le ciel nocturne.

Réfléchissez et discutez

Il n'y a actuellement aucune règle sur qui peut lancer un satellite ou combien peuvent être en orbite autour de la Terre. Devrait-il y avoir? Si oui, qui selon vous mettrait les règles en place ? Qui les ferait respecter et comment ?

Faites un tableau en T et étiquetez un côté « pour » (les bonnes choses) et l'autre côté « les contres » 8221 (les mauvaises choses). Énumérez cinq éléments dans chaque colonne concernant les lancements de satellites.

Cet article mentionne deux types de satellites, réels et artificiels. Découvrez quelques informations sur les deux types. Quelles sont les similitudes et les différences ?


Les lois de Kepler définissent la description du problème à deux corps de Kepler réduction du problème à deux corps et solution d'un problème corporel diagramme énergétique des équations des orbites circulaires, elliptiques, paraboliques et hyperboliques pour la position, l'énergie et le moment angulaire d'un corps en orbite propriétés d'une ellipse la loi d'aire égale a défini la loi de Kepler pour la période d'orbite.

8.01T Physique I, automne 2004
Dr Peter Dourmashkin, Pr J. David Litster, Pr David Pritchard, Pr Bernd Surrow

Matériel de cours lié à ce sujet :


SpaceX d'Elon Musk averti: vos satellites Internet perturbent l'astronomie

Le projet à large bande de SpaceX pourrait gravement perturber l'imagerie spatiale et la détection des astroïdes.

Par Liam Tung | 9 décembre 2019 -- 13:06 GMT (05:06 PST) | Sujet : Réseautage

Les satellites lancés en orbite terrestre basse par la société de fusées d'Elon Musk, SpaceX, perturbent la recherche en astronomie en raison de la luminosité des véhicules dans le ciel nocturne – et le problème pourrait empirer si des modifications de conception ne sont pas apportées.

La mise en réseau

SpaceX a lancé le mois dernier 60 autres satellites Starlink à l'arrière d'une fusée Falcon 9. Ils sont destinés à faire partie d'un réseau maillé conçu pour fournir une large bande aux zones mal desservies à travers le monde.

Il y en a environ 120 en orbite autour de la Terre aujourd'hui, mais il pourrait y en avoir jusqu'à 12 000 dans les prochaines années.

Alors que Starlink promet de résoudre les problèmes de vitesse et de latence du haut débit dans les zones rurales d'Amérique du Nord, les satellites causent déjà des interférences pour les scientifiques en astronomie du monde entier en raison de leur luminosité.

NewScientist a rapporté que les astronomes se sont plaints après le lancement du premier lot de 60 satellites en mai qu'ils étaient extrêmement brillants.

Alors que la flotte est maintenant petite, les astronomes craignent que les plans de Musk pour plusieurs milliers de satellites Starlink à faisceau large bande ne deviennent un réel problème pour l'imagerie spatiale dans un avenir proche.

Un point d'observation clé affecté par les satellites de Musk est l'Observatoire interaméricain Cerro Tololo (CTIO), qui abrite les télescopes Southern Astrophysical Research (SOAR) et Gemini, qui sont situés dans les contreforts des Andes, à 7 241 pieds (2 200 mètres) au-dessus niveau de la mer.

"Je suis sous le choc", a écrit l'astronome du CTIO Clara Martinez-Vazquez sur Twitter en novembre, faisant référence aux satellites Starlink. "Notre exposition à DECam a été fortement affectée par 19 d'entre eux", a-t-elle tweeté. "Le train de satellites Starlink a duré plus de cinq minutes."

L'Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA) a publié en novembre une déclaration sur les interférences qu'elle s'attend à ce que les satellites Starlink causent pour le grand télescope synoptique (LSST), qui est en construction au Chili et devrait commencer à imager le ciel en 2022. Le LSST sera utilisé pour détecter les astéroïdes géocroiseurs.

L'équipe du LSST estime que "presque chaque exposition dans les deux heures suivant le coucher ou le lever du soleil aurait une séquence satellite". En été, cela pourrait avoir un effet considérable sur la capacité du télescope à observer le ciel au crépuscule.

"La détection des astéroïdes géocroiseurs, normalement surveillés au crépuscule, serait particulièrement touchée. Les relevés d'énergie noire sont également sensibles aux satellites en raison des traînées causées dans les images. Éviter la saturation des traînées est vital", a averti le groupe.

AURA a également publié deux vidéos en accéléré qui démontrent l'impact des satellites Starlink sur l'observabilité de l'espace depuis la Terre.

SpaceX dit qu'il prend au sérieux les préoccupations des astronomes. Selon Spacenews.com, le directeur de l'exploitation de SpaceX, Gwynn Shotwell, a déclaré que le prochain lot de satellites Starlink aurait un "revêtement en bas", mais a ajouté qu'on ne sait pas si le correctif résoudra le problème de luminosité.

Shotwell a déclaré que SpaceX lancera 60 satellites toutes les deux à trois semaines au cours de la prochaine année pour offrir une couverture mondiale d'ici la mi-2020.

Elon Musk a déclaré que Space X avait besoin d'environ 400 satellites pour fournir une couverture "mineure" et 800 pour une couverture "modérée" de l'Amérique du Nord.

La société de fusées sera en mesure de lancer un service haut débit par satellite mondial Starlink après 24 lancements supplémentaires, date à laquelle le service nord-américain devrait être disponible. Avec 30 lancements, SpaceX aurait 1 800 satellites Starlink.

Les traînées de satellites pourraient avoir un effet considérable sur la capacité d'un télescope à observer le ciel.


Rapport SATCON1 sur les effets des grandes constellations de satellites sur l'astronomie

Un rapport d'experts représentant la communauté astronomique mondiale conclut que de grandes constellations de satellites brillants en orbite terrestre basse modifieront fondamentalement l'astronomie optique et infrarouge au sol et pourraient avoir un impact sur l'apparence du ciel nocturne pour les astronomes du monde entier. Le rapport est le résultat du récent atelier virtuel SATCON1, qui a réuni plus de 250 scientifiques, ingénieurs, opérateurs de satellites et autres parties prenantes.

Le rapport de l'atelier Satellite Constellations 1 (SATCON1), organisé conjointement par le NOIRLab de la NSF et l'American Astronomical Society (AAS), a été remis à la National Science Foundation (NSF). Tenu virtuellement du 29 juin au 2 juillet 2020, SATCON1 s'est concentré sur les aspects techniques de l'impact des grandes constellations de satellites existantes et prévues sur l'astronomie optique et infrarouge. La NSF, qui a financé l'atelier, finance également la plupart des grands télescopes au sol largement disponibles pour les chercheurs aux États-Unis. Plus de 250 astronomes, ingénieurs, opérateurs de satellites commerciaux et autres parties prenantes ont participé à SATCON1. Leurs objectifs étaient de mieux quantifier les impacts scientifiques d'énormes ensembles de satellites en orbite basse (LEOsats) contaminant les observations astronomiques et d'explorer les moyens possibles de minimiser ces impacts.

La coprésidente de SATCON1, Connie Walker du NOIRLab de NSF explique : «Les récents développements technologiques pour la recherche astronomique - en particulier les caméras à large champ de vision sur les grands télescopes optiques infrarouges - se produisent en même temps que le déploiement rapide de plusieurs milliers de LEOsats par des entreprises qui déploient de nouvelles technologies de communication spatiales.

Le rapport conclut que les effets des grandes constellations de satellites sur la recherche astronomique et sur l'expérience humaine du ciel nocturne vont de « négligeables » à « extrêmes ». Ce nouveau danger n’était pas sur le radar des astronomes en 2010, lorsque New Worlds, New Horizons – le rapport de l’enquête décennale Astro2010 des National Academies sur l’astronomie et l’astrophysique – a été publié. La principale recommandation d'Astro2010 pour l'astronomie optique au sol, l'observatoire Vera C. Rubin, commencera bientôt à effectuer exactement le type d'observations auquel se réfère Walker. Lorsque SpaceX a lancé son premier lot de 60 satellites de communication Starlink en mai 2019 et que des gens du monde entier les ont vus dans le ciel, les astronomes ont réagi avec inquiétude. Non seulement les satellites Starlink étaient plus brillants que prévu, mais il pourrait y en avoir des dizaines de milliers d'autres comme eux. En traversant le champ de la caméra de Rubin, ils affecteront la vue du télescope de 8,4 mètres (27,6 pieds) sur les objets célestes faibles que les astronomes espèrent étudier avec lui.

L'observatoire Rubin et les télescopes géants de 30 mètres mis en ligne au cours de la prochaine décennie amélioreront considérablement la compréhension du cosmos par l'humanité,», déclare Jeff Hall, coprésident de SATCON1, de l'observatoire Lowell et président du comité de l'AAS sur la pollution lumineuse, les interférences radio et les débris spatiaux. "Pour des raisons de dépenses, d'entretien et d'instrumentation, de telles installations ne peuvent pas être exploitées depuis l'espace. L'astronomie au sol est et restera vitale et pertinente.

Les constellations de LEOsats sont conçues en partie pour fournir des services de communication aux zones mal desservies et éloignées, un objectif que tout le monde peut soutenir. Conscients de cela, les astronomes ont engagé des opérateurs de satellites dans des discussions coopératives sur la façon d'atteindre cet objectif sans nuire indûment aux observations astronomiques au sol. L'atelier SATCON1 n'est que la dernière et la plus importante étape de ce dialogue en cours.

Le rapport présente deux conclusions principales. La première est que les LEOsats affectent de manière disproportionnée les programmes scientifiques qui nécessitent des observations crépusculaires, telles que la recherche d'astéroïdes et de comètes menaçant la Terre, d'objets externes du système solaire et de contreparties en lumière visible de sources d'ondes gravitationnelles éphémères. Au crépuscule, le Soleil est sous l'horizon pour les observateurs au sol, mais pas pour les satellites à des centaines de kilomètres au-dessus de leur tête, qui sont toujours illuminés. Tant que les satellites restent en dessous de 600 kilomètres (pas tout à fait 400 miles), leur interférence avec les observations astronomiques est quelque peu limitée pendant les heures les plus sombres de la nuit. Mais les satellites à des altitudes plus élevées, comme la constellation prévue par OneWeb qui orbitera à 1 200 kilomètres (750 miles), peuvent être visibles toute la nuit en été et une grande partie de la nuit les autres saisons. Ces constellations pourraient avoir de graves conséquences négatives pour de nombreux programmes de recherche dans les principaux observatoires optiques du monde. En fonction de leur altitude et de leur luminosité, les satellites des constellations pourraient également gâcher les nuits étoilées des astronomes amateurs, astrophotographes et autres passionnés de la nature.

La deuxième conclusion du rapport est qu'il existe au moins six façons d'atténuer les dommages causés à l'astronomie par les grandes constellations de satellites :

  1. Lancez moins ou pas de LEOsats. Bien que peu pratique ou improbable, c'est la seule option identifiée qui peut atteindre un impact astronomique nul.
  2. Déployez des satellites à des altitudes orbitales ne dépassant pas

Les astronomes ont seulement maintenant, un peu plus d'un an après le premier lancement de SpaceX Starlink, accumulé suffisamment d'observations de satellites de constellation et exécuté des simulations informatiques de leur impact probable une fois pleinement déployés pour bien comprendre l'ampleur et la complexité du problème. Cette recherche a alimenté la discussion à SATCON1 et a conduit à dix recommandations pour les observatoires, les opérateurs de constellation et ces deux groupes en collaboration. Certains impliquent des actions qui peuvent être prises immédiatement, tandis que d'autres appellent à une étude plus approfondie pour développer des stratégies efficaces pour résoudre les problèmes anticipés à mesure que de nouveaux grands télescopes seront mis en service et que les constellations de satellites prolifèrent.

L'atelier SATCON1 a été une étape importante vers la gestion d'un avenir difficile. Le directeur du NOIRLab, Patrick McCarthy, déclare : «J'espère que la collégialité et l'esprit de partenariat entre les astronomes et les opérateurs commerciaux de satellites s'élargiront pour inclure davantage de membres des deux communautés et qu'ils continueront à s'avérer utiles et productifs. J'espère également que les conclusions et les recommandations du rapport SATCON1 serviront de lignes directrices aux observatoires et aux opérateurs de satellites alors que nous travaillons à une compréhension plus détaillée des impacts et des atténuations et que nous apprenons à partager le ciel, l'un des trésors inestimables de la nature.

La présidente de l'AAS, Paula Szkody, de l'Université de Washington, a participé à l'atelier. Elle dit, "Notre équipe de l'AAS était enthousiaste à l'idée de s'associer à NOIRLab et de réunir des représentants des communautés astronomiques et satellites pour un échange d'idées très fructueux. Même si nous sommes encore à un stade précoce de la compréhension et de la lutte contre les menaces posées à l'astronomie par les grandes constellations de satellites, nous avons bien progressé et avons de nombreuses raisons d'espérer une issue positive.

Le prochain atelier, SATCON2, qui abordera les questions importantes de politique et de réglementation, est provisoirement prévu du début au milieu de 2021.

Plus d'information

Le Laboratoire national de recherche en astronomie optique-infrarouge (NOIRLab) de la NSF, le centre américain d'astronomie optique-infrarouge au sol, exploite l'observatoire international Gemini (une installation de la NSF, du CNRC-Canada, de l'ANID-Chili, du MCTIC-Brésil, du MINCyT-Argentine , et KASI-République de Corée), Kitt Peak National Observatory (KPNO), Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), Community Science and Data Center (CSDC) et Vera C. Rubin Observatory. Il est géré par l'Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA) dans le cadre d'un accord de coopération avec la NSF et a son siège à Tucson, en Arizona. La communauté astronomique est honorée d'avoir l'opportunité de mener des recherches astronomiques sur Iolkam Du'ag (Kitt Peak) en Arizona, sur Maunakea à Hawaiʻi, et sur Cerro Tololo et Cerro Pachón au Chili. Nous reconnaissons et reconnaissons le rôle culturel très important et le respect que ces sites ont pour la nation Tohono O'odham, la communauté autochtone hawaïenne et les communautés locales au Chili, respectivement.

L'American Astronomical Society (AAS), fondée en 1899, est la principale organisation d'astronomes professionnels en Amérique du Nord. Ses membres (environ 8 000) comprennent également des physiciens, des mathématiciens, des géologues, des ingénieurs et d'autres dont les intérêts de recherche se situent dans le large éventail de sujets comprenant maintenant les sciences astronomiques. La mission de l'American Astronomical Society est d'améliorer et de partager la compréhension scientifique de l'univers par l'humanité, ce qu'elle atteint par la publication, l'organisation de réunions, l'éducation et la sensibilisation, la formation et le développement professionnel.

L'atelier SATCON1 a été soutenu par la National Science Foundation (NSF).


Résoudre le problème des déchets spatiaux

L'espace est encombré. Les satellites vieillissants et les débris spatiaux envahissent l'orbite terrestre basse, et le lancement de nouveaux satellites augmente le risque de collision. Selon une nouvelle étude, le moyen le plus efficace de résoudre le problème des déchets spatiaux n'est pas de capturer des débris ou de désorbiter d'anciens satellites : c'est un accord international qui impose aux opérateurs des "frais d'utilisation orbitale" pour chaque satellite mis en orbite.

Les frais d'utilisation orbitale augmenteraient également la valeur à long terme de l'industrie spatiale, a déclaré l'économiste Matthew Burgess, membre du CIRES et co-auteur du nouveau document. En réduisant le risque futur de collision de satellites et de débris, une redevance annuelle s'élevant à environ 235 000 $ par satellite quadruplerait la valeur de l'industrie des satellites d'ici 2040, ont conclu lui et ses collègues dans un article publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.

"L'espace est une ressource commune, mais les entreprises ne tiennent pas compte du coût que leurs satellites imposent aux autres opérateurs lorsqu'elles décident de lancer ou non", a déclaré Burgess, qui est également professeur adjoint en études environnementales et membre du corps professoral affilié à Économie à l'Université du Colorado Boulder. "Nous avons besoin d'une politique qui permet aux opérateurs de satellites de prendre en compte directement les coûts que leurs lancements imposent aux autres opérateurs."

Actuellement, environ 20 000 objets - y compris des satellites et des débris spatiaux - sillonnent l'orbite terrestre basse. C'est la dernière tragédie des communes, ont déclaré les chercheurs : chaque opérateur lance de plus en plus de satellites jusqu'à ce que leur risque de collision privée soit égal à la valeur du satellite en orbite.

Jusqu'à présent, les solutions proposées ont été principalement technologiques ou managériales, a déclaré Akhil Rao, professeur adjoint d'économie au Middlebury College et auteur principal de l'article. Les correctifs technologiques incluent l'élimination des débris spatiaux de l'orbite avec des filets, des harpons ou des lasers. Désorber un satellite en fin de vie est une solution managériale.

En fin de compte, des solutions d'ingénierie ou de gestion comme celles-ci ne résoudront pas le problème des débris car elles ne modifient pas les incitations pour les opérateurs. Par exemple, l'élimination des débris spatiaux pourrait inciter les opérateurs à lancer davantage de satellites – encombrant davantage l'orbite terrestre basse, augmentant le risque de collision et augmentant les coûts. "C'est un problème d'incitation plus qu'un problème d'ingénierie. Ce qui est essentiel, c'est d'avoir les bonnes incitations", a déclaré Rao.

Une meilleure approche du problème des débris spatiaux, ont découvert Rao et ses collègues, consiste à mettre en œuvre une redevance d'utilisation orbitale – une taxe sur les satellites en orbite. "Ce n'est pas la même chose que des frais de lancement", a déclaré Rao, "Les frais de lancement en eux-mêmes ne peuvent pas inciter les opérateurs à désorbiter leurs satellites lorsque cela est nécessaire, et ce n'est pas le lancement mais le satellite en orbite qui cause les dommages."

Les frais d'utilisation orbitale pourraient être des frais directs ou des permis négociables, et ils pourraient également être spécifiques à l'orbite, puisque les satellites sur des orbites différentes produisent des risques de collision variables. Plus important encore, les frais pour chaque satellite seraient calculés pour refléter le coût pour l'industrie de la mise en orbite d'un autre satellite, y compris les coûts actuels et futurs prévus du risque de collision supplémentaire et de la production de débris spatiaux - coûts que les opérateurs ne prennent pas actuellement en compte dans leurs lance. "Dans notre modèle, ce qui compte, c'est que les opérateurs de satellites paient le coût du risque de collision imposé aux autres opérateurs", a déclaré Daniel Kaffine, professeur d'économie et boursier RASEI à l'Université du Colorado Boulder et co-auteur de l'article.

Et ces frais augmenteraient avec le temps, pour tenir compte de la valeur croissante des orbites plus propres. Dans le modèle des chercheurs, les frais optimaux augmenteraient à un taux de 14% par an, atteignant environ 235 000 $ par satellite-année d'ici 2040.

Pour qu'une approche de frais d'utilisation orbitale fonctionne, les chercheurs ont découvert que tous les pays lançant des satellites devraient participer - c'est environ une douzaine qui lancent des satellites sur leurs propres lanceurs et plus de 30 qui possèdent des satellites. En outre, chaque pays devrait facturer la même redevance par unité de risque de collision pour chaque satellite mis en orbite, bien que chaque pays puisse percevoir des revenus séparément. Les pays utilisent déjà des approches similaires pour les taxes sur le carbone et la gestion des pêches.

Dans cette étude, Rao et ses collègues ont comparé les frais d'utilisation orbitale au statu quo (c'est-à-dire à un accès ouvert à l'espace) et à des solutions technologiques telles que l'élimination des débris spatiaux. Ils ont découvert que les frais d'utilisation orbitale obligeaient les opérateurs à peser directement la valeur à vie attendue de leurs satellites par rapport au coût pour l'industrie de la mise en orbite d'un autre satellite et de la création de risques supplémentaires. Dans d'autres scénarios, les opérateurs étaient toujours incités à courir dans l'espace, dans l'espoir d'extraire de la valeur avant qu'il ne soit trop encombré.

Avec les frais d'utilisation orbitale, la valeur à long terme de l'industrie des satellites passerait d'environ 600 milliards de dollars dans le scénario du statu quo à environ 3 000 milliards de dollars, selon les chercheurs. L'augmentation de la valeur provient de la réduction des collisions et des coûts liés aux collisions, tels que le lancement de satellites de remplacement.

Les frais d'utilisation orbitale pourraient également aider les opérateurs de satellites à anticiper le problème des déchets spatiaux. "Dans d'autres secteurs, s'attaquer à la tragédie des biens communs a souvent été un jeu de rattrapage avec des coûts sociaux substantiels. Mais l'industrie spatiale relativement jeune peut éviter ces coûts avant qu'ils ne dégénèrent", a déclaré Burgess.


La tentative de solution

Salut tout le monde, ces deux problèmes m'ont tellement bouleversé. Cela fait partie d'un matériel en ligne dû à minuit et ce sont les deux seuls problèmes que je n'ai pas pu résoudre. Je n'ai également qu'une seule soumission pour chacun car je n'ai aucune idée de ce que je fais mal. J'ai cherché sur les forums et j'ai trouvé une question très similaire avec une planète différente et j'ai suivi leur travail, mais j'avais trop peur de taper ma réponse. J'aimerais bien que quelqu'un puisse me confirmer mon travail s'il vous plaît. Voici mon travail :

Pour Pluton, ma première question, j'ai utilisé G = 6,67x10^-11, T = 6,39 jours = 552096, et Masse de pluton, M= 1,309x10^22kg. J'ai branché toutes ces valeurs dans mon équation précédente et j'ai obtenu :

r = 18890566,49 m = 18890,56km

Ensuite, h = r - r pluton = 18890,56 - 1150 = 17740,56km (réponse finale).

Pour vénus, j'ai fait la même chose mais j'ai utilisé à la place les valeurs suivantes :
T = 116 jours et 18 heures = 10264800secondes
M =4.867x10^24kg

Faites la même chose que ci-dessus, j'ai obtenu r = 953329010,5 m = 953329 km

h = r - r vénus = 953329km - 6050km = 947279km

Chaque question représente environ 13% de cette affectation matérielle et j'adorerais que quelqu'un puisse confirmer si elles sont correctes ou non. J'apprécie vraiment cela.


Le problème des méga-constellations satellitaires

14 février 2020 : Le ciel nocturne est en danger. Cela est vrai depuis des années alors que les paysages urbains sont de plus en plus pollués par la lumière. Mais maintenant, il y a une nouvelle menace, à laquelle vous ne pouvez pas échapper en conduisant dans la campagne. C'est la « méga-constellation ». Certaines entreprises prévoient de lancer des dizaines de milliers de satellites Internet en orbite terrestre basse. Le récent lancement par Space X de seulement 240 satellites Starlink a déjà ruiné de nombreuses observations astronomiques.

Dessus: Les astronomes de l'observatoire interaméricain Cerro Tololo tentaient de photographier les galaxies voisines lorsque 19 satellites Starlink sont intervenus. [Histoire complète]

1. Le nombre de satellites au-dessus de l'horizon à un moment donné serait compris entre

1500 et quelques milliers. La plupart apparaîtront très près de l'horizon, avec seulement un petit nombre passant directement au-dessus.

2. Lorsque le soleil est à 18 degrés au-dessous de l'horizon, c'est-à-dire lorsque la nuit devient sombre, le nombre de satellites illuminés au-dessus de l'horizon serait d'environ 1000. Ces chiffres diminueront pendant les heures autour de minuit lorsque de nombreux satellites tombent dans l'ombre de la Terre. .

3. À l'heure actuelle, il est difficile de prédire combien de satellites illuminés seront visibles à l'œil nu en raison des incertitudes quant à leur réflectivité. La grande majorité sera probablement trop faible pour être vue. Cela dépend dans une certaine mesure d'expériences telles que celles menées par SpaceX pour réduire la réflectivité de leurs satellites avec différents revêtements.

Dessus: Les satellites Starlink photobombent le groupe de galaxies NGC 5353/4 à l'observatoire Lowell [en savoir plus]

5. L'observatoire Vera C. Rubin actuellement en construction au Chili sera particulièrement touché. L'observatoire innovant balayera de grandes étendues du ciel, à la recherche d'astéroïdes proches de la Terre, à l'étude de l'énergie noire et bien plus encore. Selon l'IAU, jusqu'à 30% des images de 30 secondes au crépuscule seront affectées. En théorie, les effets des nouveaux satellites pourraient être atténués en prédisant avec précision leurs orbites et en interrompant les observations, si nécessaire, lors de leur passage, mais c'est une procédure lourde.

Il n'y a pas de règles internationales régissant la luminosité des objets artificiels en orbite. Jusqu'à présent, ils ne semblaient pas nécessaires. Mega-constellations, however, threaten “the uncontaminated view of the night sky from dark places, which should be considered a non-renounceable world human heritage,” says the press release. Therefore the IAU will present its findings at meetings of the UN Committee for Peaceful Uses of Outer Space, bringing the attention of this problem to world leaders.


Why SpaceX's plan to put 25,000 satellites in orbit is bad news for astronomers

By Nicole Karlis
Published November 12, 2019 7:50PM (EST)

A SpaceX Falcon 9 rocket lifts off from Cape Canaveral Air Force Station carrying 60 Starlink satellites on November 11, 2019 in Cape Canaveral, Florida. The Starlink constellation will eventually consist of thousands of satellites designed to provide world wide high-speed internet service. (Paul Hennessy/NurPhoto via Getty Images)

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It is a truism that commercialization often comes at a detriment to science. The internet, once an academic and intellectual space free of advertisements, has been transformed into a digital billboard likewise, the commercialization of radio airwaves has made Earth-based radio astronomy difficult due to interference from Wi-Fi, AM/FM and TV signals. Now, as capitalists are gearing up to commercialize space, astronomers have renewed reason to be upset by an announcement by SpaceX that could make ground-based observational astronomy much more difficult, forcing astronomers to work around the zipping of satellites across the night sky.

The private, Elon Musk–founded company launched one of its reusable rockets from Cape Canaveral on Monday with 60 satellites onboard, as part of the Starlink constellation, which will collectively provide satellite internet around the world, among other uses. The launch was the second payload of a satellite constellation that will eventually be made up of tens of thousands of orbiting transmitters, if all goes as planned. However, despite the mission being disguised by a humanitarian cause, this week's launch brings forth ongoing worries many in the space science field have about the footprint of so many satellites, like reflected sunlight.

“I am concerned [that] the SpaceX satellite launch marks the beginning of a new era,” Avi Loeb, chair of Harvard's astronomy department, told Salon via email.

In October, Musk announced that his company was requesting permission from the Federal Communications Commission to operate 30,000 satellites, in addition to the 12,000 that have already been approved. As of January 2019, there were about 5,000 satellites in space, 1,950 of which are still functioning. Musk’s satellites would bring the number of satellites around Earth to a state astronomers have never dealt with before.

“They are already requesting 30,000 new satellites beyond the 12,000 that were granted and the number will grow further without any space laws to moderate the growth,” Loeb added. “It is essential to find a technological solution that would minimize the footprint of these satellites on telescope images (or else we will need to always avoid their predictable locations or relocate optical observatories to the Moon).”

While satellites aren’t necessarily a new problem for astronomers, the brightness of the SpaceX-launched satellites are of concern.

“The problem is particularly acute for the Large Synoptic Survey Telescope (LSST) which will survey repeatedly a large fraction of the sky,” Loeb explained. “There is no doubt that it will be addressed in the 2020 Decadal survey of Astronomy which will summarize the priorities of the Astronomy community for the next decade.”

The LSST will rely on a large camera to survey the entire sky once every three nights, at least, to study dark energy, dark matter, and asteroids. The project is set to start in 2022. Since it will survey such a wide field, satellites like the Starlink ones could affect it significantly. Currently LSST researchers are analyzing how 50,000 new satellites, according to filings by SpaceX, could affect LSST observations. According to Nature, early findings suggest that the telescope could lose significant amounts of observing time.

The first batch of Starlinks that were launched into space in May have already caused some problems. In September, the European Space Agency (ESA) had to move its Aeolus wind-mapping satellite out of the way of a Starlink satellite to avoid a collision.

“We see it as part of our changing environment,” Stijn Lemmens, a space debris analyst at ESA, told Forbes at the time. “We want to raise awareness in this sense, that there’s quite a bit of work that needs to be done on how to make sure that these type of operations will run smoothly in the future.”

After the first launch, the American Astronomical Society released a statement addressing their concerns, which extended beyond potential collisions and impacted observation times.

“The number of such satellites is projected to grow into the tens of thousands over the next several years, creating the potential for substantial adverse impacts to ground- and space-based astronomy,” the statement read. “These impacts could include significant disruption of optical and near-infrared observations by direct detection of satellites in reflected and emitted light contamination of radio astronomical observations by electromagnetic radiation in satellite communication bands and collision with space-based observatories.”

Indeed, those who study space fear these satellites are just the beginning of more technology commercializing space.

“These mega-constellations are just beginning,” Danica Remy, president of b612 told Salon in an emailed statement. “The LEO satellite traffic problem is only going to grow. At the same time with the growth of communication satellites, like the ones SpaceX launched, humanity is collectively launching many more constellations.”

She added: “They will be able to do things like track methane gas, illegal fishing in the seas, human migration from war and famine, water levels, fires, and fire management and many more things that we are just starting to imagine, develop and deploy.”

Loeb told Salon Monday’s launch is another reminder of a growing conflict between the interest of the business world and science.

“There is a precedence for that situation, namely radio band transmitters used for communication and self-driving cars introduces interference to radio telescopes,” Loeb said. “As a result, there are federal regulations on the frequency bands that can be used for commercial purposes.”

“One can imagine analogous regulations on the number [of] or luminosity of satellites,” he said.


Astronomy Faces A Mega-Crisis As Satellite Mega-Constellations Loom

For all of human history until the launch of Sputnik, the only objects in the night sky were naturally occurring ones. From any dark sky site in the world, which included many suburban and rural areas in the 1950s, you could simply look up on a clear night and take in the vast expanse of the Universe beyond our world. In the absence of light pollution, a moonless night would reveal to your naked eye thousands of stars, numerous deep sky objects, extraordinary detail in the Milky Way, and even the occasional comet or asteroid.

Since the dawn of the space age, the night sky has changed in two major ways. The rise of light pollution, made worse by the recent widespread adoption of LED lighting, has restricted pristine, dark skies to a few isolated locations around the globe. Satellites, on the other hand, were only a minor nuisance until recently. Over the past 18 months, the construction of satellite megaconstellations has begun, and the impact has been severe on professional and amateur astronomers alike. Astronomy is facing a crisis, and although some players in the industry are listening, no one has yet met even the basic criteria set forth by astronomers worldwide. Here’s what you need to know.

There’s a new revolution now upon us, brought on by the development of relatively low-cost launches. It’s now cheaper than ever to put large, repeated payloads into low-Earth orbit, and that is what’s presently enabling a new type of space-based infrastructure: large constellations of satellites. Motivated by the possibility of bringing a next generation space-communications network online, providing high-speed, low-latency capabilities to communities that lack ground-based infrastructure, these constellations are still in their infancy, but are growing rapidly.

No one is denying the technological benefits that this offers for humanity, but there are costs that we’re all paying. It’s now been more than a year — since January 6, 2020 — that SpaceX has become the largest satellite operator in the world, where their Starlink satellites now number more than 1000, and are brighter than more than 99% of all previous satellites. From the first launch train of satellites that surprised everyone to their continued brightness in their final orbits, a glimpse at a dark sky highlights what needs to be done.

10 PM in January from the northern hemisphere, this sight will greet you in the southern part of your sky. (SKATEBIKER AT ENGLISH WIKIPEDIA)

Under very dark conditions, the night sky looks almost like it always does. If you walk outside once the sky has darkened, you’ll be greeted by the constellation of Orion, towering over the northern hemisphere by 10 PM nightly. But if you sit around and stare at the dark sky for even a few minutes, you’ll likely see a series of slow-moving streaks out of the corner of your eye. Look directly at them, and they’ll likely disappear. These are the current Starlink satellites, appearing in a typical human’s averted vision, but disappearing when you look directly at them, due to the plethora of rod off-axis in your eyes but the small number of them (as that’s where the color-seeing cones in our eyes are) directly along our line-of-sight. Stargazing itself is now polluted by a constant set of interruptions to our eyes.

And that’s only considering the night sky’s appearance, today, to your naked eye. If you’re an amateur or professional who engages in astronomy of any variety — using telescopes, binoculars, or participating in astrophotography — the situation only worsens. The most viewed deep-sky objects are the 110 members of the Messier catalogue, which span a variety of locations in the sky. If you were to pull out a telescope and view any of these 110 objects as of August of 2020 (and over 400 new Starlink satellites have been launched since that date), the video below illustrates what you’d see when these objects are visible in the sky.

There are, at last count, over 100,000 new satellites of this variety planned to be launched during the remainder of the current decade. Astronomers, despite receiving no funding for any of this work, have volunteered their time and resources to develop a series of recommendations for companies to follow, with the intent of minimizing the damage done to both the night sky we all access and to the cutting-edge telescopes that help us understand the Universe around us. As numerous scientists commented at the American Astronomical Society’s annual meeting last week, the AAS Committee on Light Pollution, Radio Interference, and Space Debris has been very, very busy for the past 18 months.

As a result of two major workshops last year — SATCON1, which was led by the National Science Foundation, NOIRLab, and the AAS, as well as Dark and Quiet Skies, led by the International Astronomical Union, the United Nations, and the IAC — astronomers have put forth a series of major recommendation guidelines for satellite providers to follow. The two takeaways that are worth emphasizing for optical astronomy (which affects the light we see) are these:

  1. satellites at low altitude are better than satellites at high altitude with 550–600km as the highest recommended figure,
  2. and satellites should be below magnitude +7 at that altitude, limited to about

Astronomers have been clear and consistent in their messaging that the goal is to minimize the impact of these satellites at all stages of the process, as well as to minimize the impact they will have on everyone: skywatchers, amateur astronomers, and professionals. That includes minimizing the amount of time prior to raising satellite orbits to their final altitudes, minimizing brightness during deployment and orbit raising, minimizing the brightness during final orbit and deorbiting, and minimizing the amount of time that these satellites will affect our views.

The worst case for a satellite constellation is that they be both bright and at high altitude. A constellation of 10,000 satellites, for example, would have approximately

120 satellites visible at sunset from anywhere on Earth at 1,000 km altitude, whereas only

40 would be visible at 500 km. The 500 km satellites streak faster across the sky, so they interfere with observations for less time than higher altitude orbits. Most importantly, lower-altitude satellites enter into Earth’s shadow more rapidly and easily, leaving sizable windows where satellites won’t interfere with observations. The higher-altitude satellites, however, remain a problem all throughout the night.

SpaceX, with their Starlink satellites, is the pioneer in this endeavor, having made substantial progress in improving their satellites. However, despite these improvements, they’re also the greatest offender in terms of satellite pollution. The original Starlink satellites were between magnitude +1 and +2 immediately following launch: about as bright as the 20th brightest star in the sky, and at magnitude +4 to +5 in their final orbits, making them easily bright enough to be seen with the naked eye.

Their first attempt at mitigation was a DarkSat, which was darkened on the outside, but was largely unsuccessful. The satellites were still far too bright, particularly during their orbiting phase. The VisorSat — which blocks sunlight from hitting the antennae — is much better, particularly when coupled with an orientation roll. This reduces the overall brightness substantially by about 1 to 2 magnitudes over the original Starlinks, and the most recent

400 satellites (since August 2020) all have Visors equipped. However, they sit at magnitude +6, not +7, and thus are not generally invisible to the naked eye.

Two other planned megaconstellation providers have begun speaking with astronomers as well: Amazon Kuiper and OneWeb. After conversations with astronomers, both constellation providers put forth plans that, at least nominally, were geared towards partially addressing astronomers’ concerns. Kuiper is planning on launching the smallest number of total satellites this decade: between three and four thousand, according to their most recent plans, although the satellites will fly at a range of 590–630 kilometers, which is above the 600 km threshold proposed by astronomers.

OneWeb, on the other hand, previously had the largest original proposal at some

48,000 satellites. They recently reduced that to only 6372, with a a phase 1 proposal for only 648. However, all of OneWeb’s satellites are proposed to be at a 1200 km altitude, which is not recommended for a variety of reasons. On January 14, 2021 at the American Astronomical Society’s annual meeting, OneWeb’s representative publicly stated, “OneWeb is committed to #ResponsibleSpace: design, deployment, and operations.” However, satellites at a 1200 km altitude do not meet that standard. According to astronomer Dr. Meredith Rawls,

“Higher-altitude satellites must be inherently less reflective than lower-altitude satellites to leave a comparable streak [in professional detectors]. This is due to two factors: orbital speed (lower altitude satellites move faster so spend less time on each pixel) and focus (lower altitude satellites are less in-focus, so the streak is wider but has a lower peak brightness.”

Of course, there are additional concerns beyond the three major providers that are currently in talks with astronomers. There are many planned international providers who haven’t yet come to the table to enter into discussion with astronomers. Given the lack of international treaties or regulations governing the peaceful use of space, there is substantial worry that a large number of small companies as well as large international providers will flout any recommendations that astronomers make. If there are no consequences for non-compliance with these recommendations, these criteria set forth by the community are essentially meaningless.

One suggestion put forth numerous times over the past 18 months was that satellite providers should willingly help fund astronomers in their efforts to overcome these new obstacles that they’re creating. As Dr. Chris Lintott put it, “To put substantial work into mitigation strategies, it would help to fund the astronomers you’re asking to do that work. Most who would be able to [help develop and implement these strategies] are grant-funded and unable to ‘donate’ time.”

As others have pointed out, if grant money must be reallocated towards satellite mitigations, then that negatively affects the community across the board. In addition to unusable images, “hot” pixels in our detectors, catalog contamination, false positive signals, lost discoveries, and longer required timetables to collect data, it would also directly cut into the funding of many astronomers’ careers.

It’s important to recognize the real harms that these megaconstellations of satellites cause, and how numerous simplistic pseudo-solutions, as proposed by some, do not address the core problems.

You cannot simply “throw out” saturated pixels from one image. When a satellite passes through the field-of-view of an observing telescope, it will be bright enough to saturate the detectors, ruining their responses for some time even after the satellite has passed.

You cannot simply remove these trails with software. There may be unaffected portions of affected images that are still usable, but the affected portions are not.

You cannot average out the data to remove these trails. Astronomers are searching for objects that burst, brighten, move, or otherwise vary with time time-averaging your data eliminates the possibility of these discoveries.

You cannot do all of your observing only during the hours where satellite pollution isn’t an issue. In particular, searching for and tracking near-Earth asteroids and other potentially hazardous objects can only be done near sunset and sunrise: when satellite pollution is worst.

You cannot rely on artificial intelligence to prevent satellite collisions. If a solar flare or space weather event knocks the electronics governing the continuous course corrections that these satellites make offline, there is no backup plan to avoid collisions. We simply have to hold our breath and hope until they come back online, recognizing we’re playing a cosmic game of Russian Roulette in the absence of some sort of “safe mode orbit” which has never been even proposed by satellite providers.

And you cannot solve your problems by doing all of your astronomy from space. The Hubble Space Telescope, like a number of observatories (including the International Space Station), are also in low-Earth orbit, at altitudes below those that these satellites fly at. Below, you can see an actual surprise photobomb from Starlink satellite #1619, which passed approximately 80 kilometers away from Hubble in this ruined observation taken for Dr. Simon Porter.

Moreover — and this is something that understandably troubles many in the community — not a single company has pledged to meet the modest goals put forth by astronomers: that satellites be no brighter than magnitude +7 at altitudes no higher than 600 km. In fact, of the more than 1000 satellites that have currently been launched to provide next-generation communications, exactly zero of them meet the desired criteria. On a clear, dark night, their presence already cannot be avoided.

Until a set of toothsome international regulations are put into place that would effectively govern the responsible uses of space, the worst-case scenarios we can concoct cannot be ignored. If enough satellites are present, an unfortunate collision could set off a chain reaction, turning low-Earth orbit into a debris field that will last for centuries. Scientific surveys will cost more and require longer periods of time, and many scientific products will see more false positives and be of inferior quality. As it stands now, the future of astronomy on Earth hinges on the present and near-future actions of a relatively small number of satellite providers.