L'espace autour de la Terre devient positivement encombré, avec des milliers de satellites et de débris filant en orbite terrestre basse. Là-haut, à quelques centaines de kilomètres, les vestiges ténus de notre atmosphère parviennent encore à freiner les satellites, les ralentissant. Ainsi, mesurer la densité atmosphérique là-haut est crucial pour prédire les trajectoires des satellites et éviter les carambolages cosmiques.

Il s'avère que plus de 99 % de la haute atmosphère est un gaz électriquement neutre, connu sous le nom de thermosphère. C'est la couche située entre environ 100 et 1 000 kilomètres d'altitude. L'ionosphère, avec son gaz ionisé, représente moins de 1 %, mais c'est une frimeuse car elle perturbe les ondes radio, ce qui la rend facile à observer. La thermosphère, en revanche, est une timide difficile à mesurer.

De meilleures mesures de la densité thermosphérique pourraient aider la recherche sur la haute atmosphère et l'ingénierie spatiale. Alors, des chercheurs de l'Université de Kyoto ont décidé de tenter le coup. « C'est une étude multidisciplinaire entre science spatiale et ingénierie spatiale », déclare l'auteur correspondant Mamoru Yamamoto. « En lisant des articles des deux domaines de recherche, nous avons réalisé qu'un dialogue plus approfondi entre les chercheurs des deux domaines est nécessaire. » Parce que, visiblement, la thermosphère n'est pas la seule chose qui a besoin de franchir les frontières.

L'équipe a utilisé des données orbitales publiquement disponibles des satellites Starlink et a appliqué la tomographie - la même astuce utilisée en imagerie médicale - à la haute atmosphère. En observant comment la traînée atmosphérique a lentement dégradé les orbites, ils ont estimé la densité thermosphérique autour d'environ 1 200 satellites volant à 482 kilomètres d'altitude.

Construire une carte atmosphérique bidimensionnelle : En utilisant ces mesures, ils ont concocté un instantané bidimensionnel latitude-longitude de la densité thermosphérique à environ 500 kilomètres. Ils affirment que c'est la première analyse tomographique de ce genre. Les schémas de densité correspondent bien aux observations des satellites SWARM de l'Agence spatiale européenne, qui mesurent les variations de densité le long de leurs orbites.

Cela s'appuie sur leurs travaux antérieurs, où ils ont estimé comment la densité thermosphérique changeait dans le temps et en altitude en utilisant des informations orbitales générales appelées données Two-Line Element (TLE) de Starlink. Maintenant, ils ont ajouté une dimension horizontale, révélant les particularités géographiques de la thermosphère.

Ces découvertes pourraient être une aubaine alors que le trafic orbital augmente. Des données plus précises sur la densité atmosphérique signifient de meilleures prédictions de mouvement des satellites, ce qui pourrait réduire les collisions entre satellites et débris spatiaux. La technique pourrait même permettre une surveillance de la densité en quasi-temps réel autour des satellites, améliorant les prévisions météorologiques spatiales et rendant les opérations satellitaires plus sûres et plus fiables. Parce que nous savons tous à quel point les satellites doivent être fiables - jusqu'à ce qu'ils ne le soient plus.