La population satellite en orbite terrestre basse (LEO) n'est pas un livre ouvert. Bien que les données sur de nombreux satellites soient publiques, d'autres sont enveloppées de secret et les informations sont incomplètes pour d'autres. De nouvelles recherches montrent comment les observateurs peuvent déterminer les formes satellites en les regardant des étoiles de fond occulte.
Il y a des milliers de satellites dans Leo, une région définie comme inférieure à une altitude de 2 000 km (1 200 mi). La plupart de nos satellites et nos objets d'espace artificiel se trouvent dans cette région. Beaucoup d'entre eux sont désormais disparus, ajoutant au fardeau des débris spatiaux. La zone est obstruée et les collisions deviennent plus probables.
De nouvelles recherches montrent comment les astronomes peuvent utiliser l'occultation par satellite des étoiles de fond pour déterminer leur forme et quel type d'opérations il pourrait être engagé. Une meilleure compréhension des satellites dans Leo est essentielle pour comprendre à quel point il est bondé et ce qui peut être fait à ce sujet.
La recherche, « Classification des satellites LEO à l'aide d'occultations des étoiles de fond, » sera publié dans les techniques et instruments de la Royal Astronomical Society. L'auteur principal est Benjamin Cooke du Center for Space Domain Sensider à l'Université de Warwick au Royaume-Uni. Le papier est disponible sur le arxiv serveur de préimprimée.
« L'observation des objets d'espace résident (RSO) en orbite terrestre basse (LEO) est un champ en pleine expansion, » Les auteurs écrivent. « Le nombre d'objets dans Leo, à la fois des satellites actifs et inactifs, aux côtés de corps de fusée et de divers débris, augmente de façon exponentielle et continuera de le faire. La recherche est une simulation de preuve de concept de la détection des satellites impliquant deux formes larges: le boxwing et le carré. »
« Les satellites en boxe sont symétriques, avec un corps central et rectangulaire, et deux ailes étendues, tandis que les satellites carrés sont comparables, mais sans les structures d'ailes étendues, » Les auteurs expliquent.
Les méthodes existantes de détection des RSO souffrent de certains inconvénients importants. Les observations radio sont généralement utilisées mais reposent sur la section transversale radar d'un RSO (RCS). Les RC d'un objet ne sont pas sa taille réelle. Le RCS peut être minimisé en fonction des matériaux utilisés et de la conception de l'objet. Pensez aux combattants furtifs.
Des observations optiques sont également utilisées et souffrent également de limitations. Ils comptent sur une lumière du soleil reflétant RSO, qui peut également être minimisée par la conception et les choix de matériaux. De plus, les observations optiques ne peuvent être effectuées que pendant le crépuscule, lorsqu'un RSO reflète la lumière du soleil et que le ciel est sombre.
Les technologies sophistiquées peuvent aider à surmonter certains des obstacles aux sections transversales radar et aux observations optiques, mais elles ne fournissent pas d'immunité.
Cependant, la détermination des formes satellites par occultation présente certains avantages.
« Au fur et à mesure qu'un RSO se déplace dans le ciel, il occulte temporairement les sources de fond, et ces occultations peuvent révéler des détails sur la cible, » Les auteurs écrivent. « L'avantage de s'appuyer sur ces occultations est qu'ils sont entièrement affectés par le contour de l'objet, c'est-à-dire la taille et la forme. »
Cela signifie que les efforts pour réduire les RC ou la réflectivité d'un satellite n'ont aucun effet. L'objet n'a pas besoin de refléter la lumière du soleil, ce qui peut rendre la méthode d'occultation très puissante, même face à des tentatives délibérées pour cacher la véritable identité d'un satellite.
« Il est à noter, cependant, que la technique n'est pas disponible alors que la cible est ensoleillée, car la lumière réfléchie de la cible obscurcirait les occultations, » Les auteurs écrivent.
Dans leurs simulations, les chercheurs ont dessiné diverses formes de satellites théoriques dans deux classes distinctes, « en boîte » et « carré. » Tous étaient opaques. Dans les simulations, les satellites ont traversé une région du ciel avec des arrière-plans stellaires connus, suivant différentes trajectoires et vitesses mais confinées à Leo.
La première étape pour déterminer la forme consiste à déterminer l'angle de rotation. Après cela, ils déterminent les positions des bords de forme du satellite. Dans ces simulations, ils ont utilisé des satellites symétriques. « Faire l'hypothèse que le satellite est symétrique signifie que nous n'avons qu'à tester les bords le long d'un côté de la forme du satellite, qui se reflète ensuite pour obtenir le bord latéral opposé, » Les auteurs expliquent.
Une fois que les bords de forme ont été déterminés, la simulation tente d'adapter une forme carrée ou en boîte dans les bords. Cela implique de récupérer des points d'intersection et de déterminer leur distance avec le bord de forme satellite proposé. « Ce processus nous laisse avec le carré le mieux adapté et la forme de baril d'adaptation, » Les chercheurs écrivent.
Les chercheurs ont simulé 100 000 satellites dans leur travail. Lorsque les données ne sont pas suffisamment fortes pour prendre une détermination, les satellites sont désignés comme corrects, incorrects ou rejetés. Les satellites carrés ont un taux de réussite légèrement pire que les caissons et sont également plus susceptibles d'être rejetés. C'est probablement parce qu'ils ont des surfaces plus petites. Cela signifie moins de points d'intersection et des ajustements moins robustes.
Les auteurs affirment que cette méthode est théoriquement solide, mais pour l'instant, elle est hors de portée en raison de la technologie actuelle.
« Cependant, en raison de la difficulté de la technique (en particulier de la petite taille des objets LEO et de leurs grandes vitesses) atteignant un taux de réussite de classification élevé nécessite des temps d'exposition très rapides (des centaines à des milliers de trames par seconde) et des champs stellaires denses (des centaines d'étoiles le long du chemin de l'objet LEO), en mettant les limites pratiques de la technique au-delà des capacités des systèmes actuels, » Ils écrivent dans leur conclusion.
Ils expliquent également que dans leurs simulations, les satellites LEO étaient tous à la même altitude, ce n'est pas le cas dans la vie réelle, ajoutant une autre couche de complexité. Comme il s'agit d'une étude de preuve de concept, ils n'ont pas utilisé l'altitude comme variable.
Bien que la recherche montre la viabilité de la technique à l'avenir, les limites le rendent peu pratique, du moins pour l'instant.
« Ces limites sont suffisamment extrêmes pour être généralement au-delà de la portée des systèmes d'observation optique actuels, mais nous vérifions la méthode comme un outil potentiel pour les futurs observatoires, » les auteurs concluent.
