Starlink sert de baromètre planétaire grâce à l'analyse des TLE

Contexte et principe de mesure

Le physicien Dr Tony Phillips, directeur de spaceweather.com, exploite la constellation Starlink de SpaceX comme capteur passif de la densité atmosphérique. L’idée repose sur le fait que l’atmosphère terrestre se dilate sous l’effet du rayonnement solaire et des tempêtes géomagnétiques, augmentant la traînée subie par les satellites en orbite basse. Cette traînée accélère la perte d’altitude, observable via les données de suivi publiées par l’US Space Force.

Exploitation des TLE et du terme B*

Chaque satellite possède un jeu d’éléments orbitaux à deux lignes (TLE) contenant un paramètre de traînée appelé B* (B‑star). Le modèle de propagation orbitale suppose une atmosphère fixe ; lorsque la vraie densité augmente, le satellite ralentit davantage et le B* doit être ajusté à la hausse pour que le modèle corresponde aux observations. Phillips collecte les TLE de 1 000 satellites Starlink, 107 SuperDoves de Planet Labs, 391 satellites Kuiper d’Amazon et 651 oiseaux OneWeb/Eutelsat, offrant ainsi un panel de plus de 2 100 objets à différentes altitudes.

Observations atmosphériques et corrélations solaires

En comparant l’évolution du B* avec les indices solaires, Phillips montre que le taux de descente suit le flux radio solaire de 10,7 cm avec un retard d’environ deux jours : le réchauffement ultraviolet du thermosphere met ce délai à se manifester. Les tempêtes géomagnétiques majeures provoquent des pics de traînée plus rapides, visibles comme des sauts brusques du B* sur toutes les constellations simultanément. Cette cohérence entre trois constellations distinctes confirme que le phénomène observé provient de la variation de densité atmosphérique et non d’anomalies individuelles.

Limites et perspectives

Le principal avantage de cette méthode réside dans l’absence d’instrument dédié ; le « capteur » est le réseau même de satellites. Cependant, la précision reste liée à la qualité des TLE, qui sont publiés avec une résolution temporelle limitée et peuvent contenir des erreurs de mesure. De plus, les modèles de traînée ne tiennent pas compte de variations locales de composition atmosphérique, ce qui peut introduire un biais lors de l’interprétation des données. Malgré ces contraintes, le suivi quotidien public du B* constitue une source de données continue pour la recherche en physique de l’atmosphère supérieure, offrant une alternative économique aux missions dédiées.