Les méga-constellations de satellites telles que Starlink de SpaceX pourraient endommager la couche d'ozone protectrice de la Terre lorsqu'ils seront désorbités

Selon une étude

Des constellations de satellites de grande envergure, telles que Starlink de SpaceX, émettent d’importantes quantités de gaz d’oxyde d’aluminium dans l’atmosphère, ce qui pourrait appauvrir la couche d’ozone. C’est ce que révèle une étude publiée la semaine dernière dans le journal Geophysical Research Letters.

Lorsque les vieux satellites tombent dans l'atmosphère terrestre et brûlent, ils laissent derrière eux de minuscules particules d'oxyde d'aluminium qui rongent la couche d'ozone protectrice de la Terre. Une nouvelle étude révèle que ces oxydes ont été multipliés par 8 entre 2016 et 2022 et qu'ils continueront à s'accumuler à mesure que le nombre de satellites en orbite basse montera en flèche.

Le protocole de Montréal de 1987 a réglementé avec succès les CFC nuisibles à la couche d'ozone, réduisant ainsi le trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique, qui devrait se résorber dans les cinquante années à venir. Mais la croissance imprévue des oxydes d'aluminium pourrait mettre un frein à la réussite de la protection de la couche d'ozone dans les décennies à venir. Pour mémoire, les chlorofluorocarbures ou CFC sont une sous-classe de gaz fluorés, eux-mêmes faisant partie de la famille des halogénoalcanes. Ce sont des gaz composés dérivés des alcanes, où tous les atomes d’hydrogène ont été substitués par des atomes de chlore et de fluor


Sur les 8 100 objets en orbite terrestre basse, 6 000 sont des satellites Starlink lancés ces dernières années.

La demande de couverture internet mondiale entraîne une augmentation rapide des lancements de petits essaims de satellites de communication. SpaceX est le chef de file de cette entreprise, avec l'autorisation de lancer 12 000 satellites Starlink supplémentaires et jusqu'à 42 000 prévus. Amazon et d'autres entreprises du monde entier prévoient également des constellations allant de 3 000 à 13 000 satellites, selon les auteurs de l'étude.

Les satellites Internet en orbite terrestre basse ont une durée de vie courte, d'environ cinq ans. Les entreprises doivent alors lancer des satellites de remplacement pour maintenir le service Internet, poursuivant ainsi un cycle d'obsolescence planifiée et de pollution non planifiée : les oxydes d'aluminium déclenchent des réactions chimiques qui détruisent l'ozone stratosphérique, qui protège la Terre des rayons UV nocifs.

Les oxydes d'aluminium déclenchent des réactions chimiques qui détruisent l'ozone stratosphérique, qui protège la Terre des rayons UV nocifs. Les oxydes ne réagissent pas chimiquement avec les molécules d'ozone, mais déclenchent des réactions destructrices entre l'ozone et le chlore qui appauvrissent la couche d'ozone. Comme les oxydes d'aluminium ne sont pas consommés par ces réactions chimiques, ils peuvent continuer à détruire molécule d'ozone après molécule d'ozone pendant des décennies en dérivant dans la stratosphère.

Pourtant, peu d'attention a été accordée aux polluants formés lorsque les satellites tombent dans la haute atmosphère et brûlent. Les études antérieures sur la pollution des satellites se sont surtout concentrées sur les conséquences de la propulsion d'un véhicule de lancement dans l'espace, telles que le rejet de carburant pour fusée. La nouvelle étude, réalisée par une équipe de chercheurs de la Viterbi School of Engineering de l'université de Californie du Sud, constitue la première estimation réaliste de l'ampleur de cette pollution à longue durée de vie dans la haute atmosphère, ont déclaré les auteurs.

« Ce n'est que depuis quelques années que l'on commence à penser que cela pourrait devenir un problème », a déclaré Joseph Wang, chercheur en astronautique à l'université de Californie du Sud et auteur correspondant de la nouvelle étude. « Nous avons été l'une des premières équipes à examiner les implications de ces faits ».

L'étude a été publiée dans le journal de l'AGU Geophysical Research Letters, une revue à accès libre qui publie des rapports à fort impact, de format court, avec des implications immédiates couvrant toutes les sciences de la Terre et de l'espace.

Une menace silencieuse

Étant donné qu'il est impossible de collecter des données à partir d'un engin spatial en train de brûler, les études précédentes utilisaient des analyses de micrométéorites pour estimer la pollution potentielle. Mais les micrométéorites contiennent très peu d'aluminium, le métal qui représente 15 à 40 % de la masse de la plupart des satellites, de sorte que ces estimations ne s'appliquaient pas bien aux nouveaux satellites « en essaim ».

Pour se faire une idée plus précise de la pollution due à la rentrée des satellites, les chercheurs ont modélisé la composition chimique et les liaisons entre les matériaux des satellites, qui interagissent aux niveaux moléculaire et atomique. Les résultats ont permis aux chercheurs de comprendre comment les matériaux se modifient en fonction de l'apport d'énergie.

En 2022, les satellites rentrant dans l'atmosphère ont augmenté la quantité d'aluminium dans l'atmosphère de 29,5 % par rapport aux niveaux naturels, ont constaté les chercheurs. La modélisation a montré qu'un satellite type de 250 kilogrammes (550 livres) dont 30 % de la masse est constituée d'aluminium génère environ 30 kilogrammes (66 livres) de nanoparticules d'oxyde d'aluminium (d'une taille comprise entre 1 et 100 nanomètres) lors de sa rentrée dans l'atmosphère. La plupart de ces particules sont créées dans la mésosphère, à 50-85 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre.

L'équipe a ensuite calculé que, compte tenu de la taille des particules, il faudrait jusqu'à 30 ans pour que les oxydes d'aluminium dérivent jusqu'aux altitudes stratosphériques, où se trouvent 90 % de l'ozone terrestre.

Les chercheurs ont estimé que d'ici à ce que les constellations de satellites actuellement prévues soient achevées, 912 tonnes métriques d'aluminium (1 005 tonnes américaines) tomberont chaque année sur Terre. Cela entraînera le rejet dans l'atmosphère d'environ 360 tonnes métriques (397 tonnes américaines) d'oxydes d'aluminium par an, soit une augmentation de 646 % par rapport aux niveaux naturels.

Source : résultats de l'étude

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