La prolifération de constellations de satellites de télécommunications pose un problème croissant coexistence avec des activités de radioastronomie et impose la nécessité de trouver un compromis garantissant la coexistence entre TLC via satellite et exploration du cosmos.
LE'Itu souligne à quel point l'énorme augmentation du nombre de satellites en orbite basse (Lion) risque de créer forte interférence électromagnétiqueindiquant que la coexistence avec la radioastronomie «cela nécessitera des mesures rigoureuses, un partage technique opérationnel transparent, de l'innovation à la fois dans les télescopes et les satellites e un dialogue patient au niveau réglementaire ».
Un exemple est ce qu'ils font là-bas Csiro (l'agence scientifique nationale australienne) et le Nsf (Fondation nationale américaine pour la science) avec leur engagement « à garantir que les générations futures de scientifiques puissent continuer à explorer le cosmos », comme ils l’écrivent Balthasar IndermuehleScientifique principal et gestionnaire du spectre, Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth du Csiro e Président du Groupe de travail 7D de l'UIT-REt Ashley Vander LeyConseiller principal, Nsf, Office of International Science and Engineering, États-Unis, e Vice-Président du Groupe de travail 7D de l'UIT-R.
Boom des satellites Leo, interférence avec le travail des astronomes
Plus de 15 000 satellites actifs gravitent actuellement autour de la Terre et les demandes d'autorisation pour des millions de nouveaux satellites soumises à l'UIT suggèrent que ce chiffre pourrait littéralement exploser dans les décennies à venir. Dès 2030, le ciel pourrait ne plus ressembler en rien à celui étudié jusqu'à présent par les radioastronomes.
Le problème n'est pas simplement cela les satellites sont « plus bruyants » des murmures du cosmos qu'écoutent les radioastronomes. Le fait est que désormais les satellites non géostationnaires (NGSO) en orbite terrestre basse (LEO) ils sont partout et placer des stations de radioastronomie dans des endroits éloignés ou établir des zones de silence nationales avec des exigences de coordination pour les émetteurs au sol pourraient ne plus suffire à protéger contre les signaux provenant de l'espace.
Les nouveaux satellites NGSO inclure transmissions directes vers les téléphones portables (D2D), conçu pour atteindre les téléphones portables commerciaux et fournir des connexions Internet complémentaires à partir de satellites. Mais il faut également considérer les rayonnements électromagnétiques émis par l’électronique embarquée : ceux-ci peuvent également interférer avec les opérations de radioastronomie.
Le défi : préserver un ciel sombre et silencieux
Comme le rapporte l'Inaf, la Commission des Nations Unies sur les utilisations pacifiques de l'espace extra-atmosphérique (Copuos) déjà en 2024, il a décidé d'inclure un point intitulé dans son ordre du jour pour les cinq prochaines années « Ciel sombre et calme, astronomie et grandes constellations : répondre aux problèmes et défis émergents ». En tant qu'organe suprême des Nations Unies pour les affaires spatiales, avec des délégués de plus de 102 pays, Copuos traite de toutes les questions liées à la coopération internationale et à l'exploration de l'espace et des corps planétaires, y compris le déploiement de satellites, l'atténuation des débris spatiaux, la durabilité à long terme de l'espace et l'utilisation de machines à sous orbitales.
Cette reconnaissance reflète la conscience deimportance de préserver un ciel sombre et silencieux, tant pour la recherche astronomique que pour le patrimoine culturel de l'humanité. Le soutien à ces initiatives n’a cessé de croître au sein de Copuos ces dernières années.
Mais la prolifération des constellations artificielles au cours des deux dernières années rend l'action encore plus urgente : c'est la raison pour laquelle les astronomes et les opérateurs de satellites collaborent déjà au développement de techniques d'atténuation qui exploitent des technologies et des mesures telles que les réseaux multiéléments, les faisceaux orientables et la coordination en temps réel.
« Le partage d'informations est fondamental pour la coexistence et peut conduire à des solutions techniques que nous imaginons encore », selon l'UIT.
La réponse australienne en trois piliers
À l'agence scientifique nationale australienne, Csiro, la réponse repose sur trois piliers.
Tout d’abord, la réglementation : « Nous travaillons avec l'Australian Communications and Media Authority (Acma) et à l'échelle internationale par l'intermédiaire de l'UIT pour développer des limites d’émission et des procédures de coordination qui tiennent compte des besoins de la recherche scientifique passive. Inyarrimanha Ilgari Bundara, l'observatoire de radioastronomie de Murchison du CSIRO, héberge le radiotélescope australien Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) et la composante basse fréquence du Square Kilometer Array Observatory (SKAO) dans la plus grande zone de silence radio au monde. Cette zone a cependant été conçue avant l’ère des satellites et n’offre aucune protection depuis le haut », indiquent les auteurs de l’analyse.
Il existe également des mesures comme base de l'activité de surveillance. A travers le projet Sniffles, l'organisation australienne a réalisé la première mesure systématique des émissions satellitaires dans la bande 1 à 26 gigahertz, en utilisant le télescope Mopra et l'Australia Telescope Compact Array. Les émissions involontaires des plates-formes satellitaires sont présentes dans pratiquement toutes les bandes analysées, y compris certaines destinées au service de radioastronomie.
Activité d’atténuation : collaboration avec les TLC
Il y a ensuite l’activité complexe d’atténuation, quiCela implique le traitement des données du télescope, le contrôle des faisceaux des satellites et la coordination des opérateurs de satellites.
« Notre système de partage de données d'observation, développé en collaboration avec le National Radio Astronomy Observatory (NSF Nrao) de la National Science Foundation des États-Unis, communique aux opérateurs participants, en temps quasi réel, la direction de pointage de chacun de nos télescopes, leur permettant de détourner les faisceaux satellite des observations sensibles. Actuellement, quatre opérateurs de satellites utilisent notre système ODS pour protéger nos observatoires », rapporte l'Australien Csiro.
Aucune de ces solutions ne représente actuellement une solution complète, mais ensemble, elles produisent des avantages tangibles. La prochaine génération de télescopes nécessitera une gestion intégrée des interférences dès le premier jour dans les récepteurs, les antennes et les pipelines de données, pour pouvoir coexister dans ce nouveau régime d'interférences qui doit prendre en compte des effets d'agrégation sans précédent.
La réponse américaine : la science du spectre
Aux États-Unis, la NSF, dans le cadre de la gestion du spectre, s'est concentrée sur financer la recherche qui permet une utilisation plus efficace du spectre des radiofréquences. En 2020, la NSF a lancé le Initiative d'innovation en matière de spectre (SII) car la recherche fondamentale nécessite à la fois l’accès au spectre sans fil pour les communications et le transfert de données scientifiques et peut conduire à une utilisation plus efficace du spectre.
Le programme SII est mis en œuvre en collaboration avec les régulateurs américains du spectre, la NTIA et la FCC. Financé par la NSF plus de 100 millions de dollars dans la « science du spectre » pour repousser les limites du partage dynamique du spectre et de la coexistence satellite-terre. De plus, la NSF a promu ttests est et sur le terrain pour vérifier expérimentalement la compatibilité.
Coexistence satellite-terre : partage de données
La NSF NRAO a développé le partage de données opérationnelles, qui permet le partage en temps quasi réel d'informations relatives à la fréquence et au pointage des radiotélescopes avec les opérateurs de satellites, améliorer la compatibilité et l'accès au spectre pour les radioastronomes et les opérateurs de télécommunications par satellite.
« La prévention des interférences commence par coordination technique« , lit-on dans l'analyse publiée sur le site Internet de l'UIT. » La NSF agit en tant que coordinateur entre les installations radio astronomiques américaines et les opérateurs de satellites, ce qui conduit à des accords sur les limites de spectre requises et à une coordination volontaire. L’utilisation des ODS (Operational Delayed Systems) a des applications qui vont au-delà du service fixe par satellite, s’étendant à une couverture supplémentaire depuis l’espace et pourrait également améliorer la coordination entre l’astronomie et la recherche terrestre à l’avenir. »
TLC par satellite et radioastronomie, l'UIT au travail
Les efforts nationaux devraient viser à être soutenus au niveau international lorsque cela est possible, conclut l'analyse. Au sein du Secteur des radiocommunications de l'UIT (UIT-R), le groupe d'experts pour la protection du spectre radioélectrique astronomique international, à savoir le Groupe de travail 7D, rassemble des administrations, des opérateurs et des scientifiques pour élaborer des recommandations techniques qui sous-tendent une bonne régulation.
L’échange d’informations et la collaboration sont essentiels pour trouver des solutions innovantes et permettre la coexistence.
La prochaine étape est la WRC-27 en Chine
Le Groupe de travail 7D a récemment mis à jour la carte des zones de silence radio (ITU-R RA.2259) et, après la dernière Assemblée des radiocommunications (AR-23), a été créée une base de données à l'UIT-R dans le but de partager des données sur les sites de radioastronomie d'importance nationale particulière avec les opérateurs de systèmes satellitaires mondiaux, en plus des informations trouvées dans Registre international des fréquences (MIFR).
« Continuer à collaborer pour permettre des découvertes astronomiques à l'avenir nécessite un effort international », conclut l'analyse signée par les deux experts du CSIRO et de la NSF à la tête de l'étude. Groupe de travail 7D de l'Itu-R. « La prochaine Assemblée des radiocommunications et la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR-27), qui se tiendra à Shanghai en 2027 et sera accueilli par la Chine, abordent tous deux des sujets importants qui nécessitent des actions concrètes concernant les services spatiaux et scientifiques. La participation active et fondée sur des données factuelles, ainsi que la coopération, de la part des communautés de radioastronomie et de satellites sont fondamental pour garantir la continuité des découvertes astronomiques avec la croissance de l'économie spatiale ».