Satellites artificiels

SPOUTNIK, lancé par l’URSS le 4 octobre 1957, fut le premier satellite artificiel de la Terre, ave son célèbre «bip-bip». Spoutnik gravitait sur une orbite inclinée de 65′ sur l’Equateur, de 215 km de périgée (point le plus proche) et 939 km d’apogée (point le plus éloigné), avec une période de passage de 96 minutes. Ce premier satellite devait se consumer dans les couches denses de l’atmosphère 3 mois plus tard. L’ère des satellites venait de débuter.

Depuis ce début, 16.000 satellites ont été enregistrés; beaucoup sont retombés dans l’atmosphère et se sont désintégrés. Par ailleurs, 40.000 débris de taille supérieure à 1 cm échappent à la détection, parce qu’ils sont placés sur une orbite trop haute ou parce qu’ils possèdent une faible signature radar.

Une perturbation de l’orbite des satellites artificiels, qui gravitent très près de la Terre est causée par le renflement équatorial terrestre qui provoque une rotation du plan orbital autour de l’axe de la Terre, tout en conservant la même inclinaison.

C’est le mouvement de précession. Dans le cas de satellites faiblement inclinés sur l’équateur et situés seulement à 200 km d’altitude, le noeud peut ainsi se déplacer de 9° par jour. Au delà de 200 km d’altitude où circulent la plupart des satellites artificiels, il y a encore une atmosphère qui bien que très faible, freine les satellites surtout au passage au périgée; de ce fait, l’apogée s’abaissera, d’où une tendance à rendre, l’orbite de plus en plus basse, marquant ainsi la mort physique de chaque satellite. Un satellite évoluant sur une orbite circulaire à 200.250 km aura une durée de vie de 10 jours, alors qu’entre 350 et 500 km, celle-ci sera de quelques années, plusieurs siècles pour un satellite gravitant entre 500 et 800 km.

En période de forte activité solaire (comme en 1999, à la fin du cycle solaire de 11 ans) la chute des satellites est accélérée par suite de l’augmentation de la densité atmosphérique. Si l’on considère que la plupart des satellites gravitent à des altitudes inférieures à 1.500 km (sauf les relais de télévision qui sont à 36.000 km), les perturbations dues à la Lune et au Soleil seront très faibles.

On peut distinguer 3 principaux types d’orbites :

• Orbite équatoriale, dans le sens de rotation de la Terre (d’ouest en est) ; par exemple, les satellites géostationnaires, placés sur une orbite équatoriale à 36.000 km de la Terre. Sa période est de 24 heures, c’est pourquoi les satellites qui la parcourent semblent immobiles à un observateur terrestre.
• Orbite polaire : à chacun de ses passages, le satellite survole les pôles. Après plusieurs révolutions, toutes les régions peuvent être survolées. Sont concernés les satellites militaires, d’observation ou satellites météo.
• Orbite où l’on trouve toutes les valeurs d’inclinaison (cas du satellite français « Spot »).

A l’oeil nu, on peut espérer repérer une dizaine de satellites actifs clans l’heure qui suit le crépuscule, ou ouest-est ou nord-sud, sud-nord. Le soir, l’ombre de la Terre monte rapidement dans le ciel depuis l’horizon est (à l’opposé du Soleil) pour venir éclipser tous ces objets.

Pour bénéficier au maximum de l’appoint de la rotation terrestre (0,463 km/s à l’équateur), on doit effectuer les lancements vers l’est. Au départ, l’orbite du satellite est elliptique, peu à peu l’orbite tend à devenir circulaire.

Le périgée est stable en altitude, mais l’apogée décroît rapidement. Ensuite périgée et apogée vont s’abaisser ensemble. A 130 km, l’objet dont la vitesse augmente, pénètre très vite dans l’atmosphère, il s’échauffe et s’enflamme à 100 km, puis se désagrège et ses morceaux consumés disparaissent vers 60 km d’altitude pour retomber sur Terre en poussières ou fragments.

Aujourd’hui, les orbites sont plus hautes, les fusées plus performantes, les charges utiles plus importantes, la durée de vie plus longue. On compte en moyenne une chute par jour, certaines n’ont que quelques centimètres.

Le télescope spatial Hubble a fait l’objet en février 97 d’une visite de la navette américaine Discovery pour le doter d’une nouvelle caméra infrarouge et d’un spectrographe plus sensible pour traquer les trous noirs super-massifs. En 1999, une autre mission est prévue pour sa remise à niveau au plan orbital. En 2005, c’est la fin de vie théorique d’Hubble.

Article publié dans le journal « La Montagne » en mars 1997