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L'observation des satellites artificiels

Les flashes d'Iridium (III)

Les satellites du réseau de communication cellulaire Iridium furent placés en orbite entre le 5 mai 1997 et le 11 juin 1999 à une altitude d'environ 780 km. Ils ont une magnitude normale de +6 qui nécessite une paire de jumelle pour être observés dès lors que vous connaissez leur position en azimut et élévation. Leurs flashes en revanche brillent à des magnitudes négatives et peuvent occasionnellement briller plus fort que Vénus (Mv.- 4), atteignant parfois la magnitude -8 et exceptionnellement -12, rivalisant d'éclat avec certains bolides comme en témoignent les images publiées ci-dessous.

Les flashes d'Iridium

Un flash d'Iridium (le trait horizontal à droite du centre) observé au crépuscule par Jon Teus, Science Society of Aranzadi, Espagne.

Un flash d'Iridium de magnitude -12 et son reflet à droite) photographié par Chris Dorreman le 20 sept 1997 à 19:10:23h TU.

Ces flashes durent entre 5 et 20 secondes ensuite le satellite disparaît entièrement. Certains observateurs relatent avoir observé ces flashes durant la journée ce qui tout à fait inhabituel.

En mars 2000, Motorola annonça la faillite commerciale (banqueroute) de son système et l'arrêt du projet Iridium. Il était beaucoup trop cher à maintenir pour une clientèle réduite. Il fut toutefois partiellement racheté en 2001 par une société canadienne. Quelque 75 des 88 satellites furent désorbités, redescendus sur une orbite de parking à 500 km d'altitude avant de recevoir une impulsion fatale; celle-ci les placera sur une orbite faiblement excentrique qui les conduira dans les couches denses de l'atmosphère où ils devraient totalement se consumer.

Rappelons que la station ISS peut également émettre des flashes de magnitude -3 à -4.5 et même colorés lors de ses passages près de l'horizon est (le matin) et ouest (le soir).

Iridium

Un satellite du réseau Iridium. Les flashes qu'on observe depuis le sol sont provoqués par la réflexion de la lumière solaire sur les trois antennes MMA qui entourent le satellite comme indiqué sur le schéma central. Ces antennes mesurent chacune 188x86x4cm et sont constituées de plaques d'aluminium recouvertes de téflon argenté pour la régularisation thermique. Elles sont inclinées de 40° par rapport à l'axe du satellite qui demeure à la verticale par rapport à la surface terrestre. Documents Satobs et T.Lombry.

Pour en savoir plus, consultez les actualités et les forums dédiés aux satellites pour les détails de dernière minute, notamment Spaceweather et surtout Heavens-Above qui vous propose des cartes du ciel très détaillées pour localiser la trajectoire des satellites parmi les constellations et ne nécessitant aucune connaissance préalable.

Beaucoup plus rare et plus surprenant est le transit de la station ISS devant la Lune ou le Soleil comme on le voit ci-dessous à droite. La photographie de ce type de phénomène n'est facile qu'en apparence dans la mesure où on peut effectivement anticiper son passage plusieurs minutes à l'avance et attendre l'oeil à l'oculaire que la station ISS traverse le champ. Toutefois, la vitesse d'obturation doit être très élevée. En effet, au périgée (le point de son orbite le plus près de la Terre), la station ISS parcourt environ 1° par seconde soit 1" en 0.0278 ms. Autrement dit, pour atteindre une résolution de 1", il faut donc un temps d'exposition inférieur à 0.0278 ms (supérieur à 1/3600 s). La photographie ayant été prise à 0.064 ms soit 1/15600 s, il est donc normal qu'on ne perçoive aucun flou de bougé.

A gauche, flash d'ISS filmé le 7 juin 2001 vers 23h TU par Mike J. Tyrrell avec une caméra Vidéo JVC 308 fixée sur un télescope Meade LX200 de 250 mm. Cliquer sur l'image pour lancer l'animation. A droite, la station ISS passant devant le Soleil le 20 juin 2016. La tache solaire est AR 12553. La photo a été prise par Goran Petrov avec un Celestron C11 EdgeHD muni d'une caméra CCD couleur ZWO ASI 224MC. Exposition de 0.064 ms (1/15600 s).

Les nuages de barium et de strontium lancés par les fusées

Pour le lecteur qui a l'occasion d'être à proximité d'un centre de lancement spatial (le Cap Kennedy en Floride, le centre Wallops Flight Facility en Virginie, le centre de Kourou de l'ESA en Guyane française ou en Finlande à proximité du cosmodrome russe de Plesetsk), il peut assister au lancement de fusées, y compris à des fins militaires non documentées.

Chacun sait que ces fusées disposent de moteurs à poudre produisant énormement de fumée qui permet de la suivre jusqu'à très hautes altitudes. La charge utile qu'elle libère ensuite dispose également parfois de son propre moteur qui peut également produire d'étranges traînées colorées.

Plus intéressant et spectaculaire, à des fins scientifiques, certaines charges utiles libèrent du barium (Ba) et du strontium (Sr), parfois en mélange Ba/CuO ou Ba/Sr, afin d'étudier la propagation des courants de particules ionisées et neutres dans la haute atmosphère. Ces substances sont identiques à celles utilisées dans les feux d'artifices émettant une lumière verte ou rouge. La différence entre les deux substances et que le barium est beaucoup plus cher.

Le barium est le produit le plus utilisé dans des conditions crépusculaires. Il s'ionise rapidement sous l'effet de la lumière et en quelques minutes il émet des raies d'émissions lui donnant une couleur violette ou pourpre sur le fond noir du ciel. Quelquefois les scientifiques utilisent un mélange Ba/CuO avec 1-5% de strontium comme impureté. Ce strontium joue le rôle de traceur car il reste neutre et apparaît sous forme d'un "nuage" de plasma bleu ou vert. Le lithium peut également jouer ce rôle.

Il existe deux méthodes pour créer ces nuages de plasma lumineux. Soit on déclenche la réaction chimique entre Ba sur CuO soit on fait exploser un jet de barium dans une certaine direction. Ce jet peut atteindre la vitesse de 10 km/s et des altitudes de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres.

A voir : Lancement de la fusée Alliance Atlas V MUOS-4 (2015)

Phénomène lumineux dans le ciel canadien (2010)

Spirale lumineuse dans le ciel de Norvège (2009)

A gauche, compositage de cinq photos du lancement de la fusée Atlas V le 2 septembre 2015 depuis le Cap Canaveral en Floride. Ceux qui n'ont pas vu le décollage mais uniquement la traînée terminale ont pu s'interroger sur la nature de ce phénomène. A droite, le lancement raté d'un probable missile par un sous-marin russe en 2009 observé dans le ciel de Norvège. Faute d'information, ce phénomène unique en son genre fut interprété par beaucoup d'amateurs comme la trace d'un OVNI... Documents Jonathan Schiralli et Jan-Petter Jørgensen.

Ces produits chimiques étant luminescents, ils permettent de suivre facilement le déplacement des courants atmosphériques dans la haute atmosphère ainsi que dans l'ionosphère au gré des lignes du champ géomagnétique. Ce plasma ne brillant que grâce à la lumière du Soleil, le lancement de ces fusées doit être planifié avec précision afin que ces traînées apparaissent clairement par contraste sur le ciel noir à l'aube ou au crépuscule.

Concernant les fusées de la NASA, ces substances chimiques sont larguées vers 210 km d'altitude environ 6 minutes après le lancement et peuvent être visibles dans un rayon de 400 km autour du site de lancement. A mesure que le satellite progresse ou que les étages inutiles retombent, le gaz ou le plasma peut prendre une forme de cloche ou former une spirale si l'objet se met à tournoyer sur lui-même comme on le voit sur la photo de droite et les vidéos présentées ci-dessus.

Des sous-marins évoluant au large des côtes (au large de l'Europe, de la Norvège, de la Califonrie, etc.) peuvent également lancer des fusées ou des missiles laissant à l'occasion d'étranges lueurs dans leur sillage comme ce fut le cas en 2009 (voir vidéo ci-dessus).

Le lecteur qui souhaite en savoir plus sur le sujet peut consulter l'ouvrage de John K. Hargreaves, "The Solar-Terrestrial Environment" publié en 2008 dans lequel l'auteur décrit en détails l'environnement géospatial.

Les vidanges des eaux usées de la navette spatiale

Enfin, à l'époque où les navettes spatiales américaines étaient opérationnelles (1981-2015), nous pouvions également observer les vidange d'eaux effectuées par la navette spatiale lorsqu'elle était seule sur orbite ou dockée à la station ISS. Bien que le sujet ne soit plus d'actualité, nous le laissons en ligne à des fins d'archives.

Il faut savoir qu'au cours d'une mission spatiale, l'électricité des appareils embarqués est fournie par des piles à combustible. Ces appareils combinent l'hydrogène et l'oxygène pour produire de l'électricité dans une réaction inverse à celle de l'électrolyse. L'un des produits résiduels de cette réaction est la production d'eau potable. Si une partie de cette eau est utilisée quotidiennement par les astronautes, le surplus est évacué dans l'espace. Au contact du vide et du froid (-150°C), cette eau se condense rapidement en créant des cristaux de glace. Sous certains conditions d'éclairement, on peut observer ces dégazages sous forme d'une queue cométaire diffuse, parfois incurvée près de la navette ou de la station ISS.

Vidange de la navette spatiale Discovery

Cliquer sur les images pour lancer les animations Mpeg (mission STS-95, 1MB et 0.5 MB). Documents Spaceflight.

Quelques amateurs ont eu la chance d'observer ce phénomène et parfois de le photographier. Ainsi le 26 octobre 1995 au matin, installé en Floride, Cal Deal observa un halo devant la navette spatiale au cours de la mission STS-73 : "je peux seulement le décrire comme l'effet d'un éclairage pâle et gris s'étendant à l'avant de la navette. Le halo n'avait pas la taille du Soleil. Il s'élargissait à partir de la navette. Il formait une sorte de triangle arrondi à partir de la navette". Le lendemain matin, Cal observa une longue traînée autour de la navette comme l'illustrent les images suivantes.

Trainée de vidange observées par Cal Deal depuis la Floride le 26 et 27 octobre 1995. Cliquer sur les images pour les agrandir et consulter les détails. Illustrations réalisées sous Photoshop par l'auteur. Documents VSOHP.

La traînée peut parfois précéder la navette par un effet de perspective mais également compte tenu du fait que la navette spatiale ne fait aucune manoeuvre. Cela peut se produire lors des missions consacrées à la microgravité durant lesquelles les nuages de glace peuvent rester à proximité de l'orbiter durant plusieurs heures. La plume peut s'étendre jusqu'à 30° si le ciel est bien sombre et présenter une largeur de 1 à 2°.

Photographies de la vidange d'eau de la navette spatiale. A gauche, photographie de STS-103 le 25 décembre 1999 par Paul Maley. C'est la mission qui répara le Télescope Spatial Hubble. A droite, une image de Discovery (STS-105) arrimée à la station ISS le 14 août 2001. Il s'agit de l'agrandissement d'une photographie réalisée avec un appareil numérique Canon D30 équipé d'un objectif de 50 mm fixé en parallèle sur un C8. Compositage de 6 images exposées chacune 1 seconde. Malgré le filé de la navette, on reconnaît la plume à droite. Document Sylvain Picot.

Enfin, le 14 août 2001 plusieurs amateurs situés dans le nord de la France (Haute-Normandie, Aude, Haut-Rhin) ont observé un phénomène similaire lors du passage de la station ISS vers 23h locale :  un arc gris et diffus partait d'un point situé à l'arrière de la station, s'incurvait pour revenir devant la station par le sud. Tous les observateurs ont été très impressionnés par ce phénomène qui était visible à l'oeil nu. Cette plume apparu comme un jet vaporeux aux jumelles ou dans un télescope. Le lendemain soir Balheureusement le phénomène avait disparu mais nous fûmes gratifiés d'un passage très brillant, que j'estimais pour l'occasion d'une magnitude d'environ -2,  bien supérieure à celle de Sirius et des avions de ligne qui passaient également dans ce quadrant du ciel. Observée aux jumelles, la station présentait un éclat blanc vif, une forme allongée irrégulière mais indéfinissable à ce grossissement (7x).

Si vous avez la chance d'observer la station ISS lorsqu'elle présente une magnitude négative et passe relativement haut dans le ciel, vous la reconnaîtrez les yeux fermés ou presque en raison de son éclat.

Les observatoires embarqués et les sondes spatiales

Il est également possible d'observer les satellites d'exploration en route vers les planètes du système solaire. Mais il faut pour cela connaître leurs paramètres orbitaux et convertir leurs coordonnées azimutales dans le système équatorial avant de les localiser. Vous trouverez tous les renseignements utiles sur le site européen VSOHP ou en faisant l'acquisition d'un logiciel de simulation (voir plus loin).

Dernier chapitre

Les éléments orbitaux d'un satellite

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