Les fusées de SpaceX laissent des “trous atmosphériques”, et les chercheurs sont partagés

SpaceX n’en finit plus d’impressionner avec la cadence de lancement phénoménale de ses Falcon 9. Mais si ce rythme infernal, jamais vu dans l’histoire de l’aérospatiale, ne présente pas que des avantages. Au-delà de toutes les questions environnementales qui ont déjà été soulevées à maintes reprises, il y a une autre conséquence qui interpelle de plus en plus les chercheurs : les « trous » béants que ces fusées percent dans l’atmosphère.

Les chercheurs savent depuis plus de quarante ans que le lancement d’une fusée vers l’orbite terrestre peut créer une sorte de brèche dans les couches supérieures de l’atmosphère, et plus spécifiquement dans l’ionosphère. C’est une région qui est constituée en partie de plasma, c’est-à-dire de molécules qui ont été amputées de leurs électrons par les radiations solaires et cosmiques.

Des « trous » dans l’atmosphère supérieure

Lors de leur passage dans cette zone, les fusées provoquent une sacrée pagaille. En repoussant tout ce matériel vers les côtés, elles laissent derrière elles des zones où la densité des particules chargées est nettement moins importante. Cet effet est renforcé par la vapeur d’eau contenue dans le panache émis par les moteurs ; elle absorbe une partie de l’énergie générée par les collisions entre les particules de l’ionosphère.

On se retrouve donc avec ce qu’on appelle un « trou ionosphérique ». À noter que ce terme est un abus de langage. Cela n’a rien à avoir avec le trou que l’on obtient en perçant un ballon de baudruche, par exemple.

Ces trous ont tendance à être bien visibles depuis la surface. Là encore, c’est en partie à des panaches des moteurs. Ils contiennent de grandes quantités de particules chargées qui ont tendance à ioniser les éléments neutres aux alentours, et notamment les atomes d’oxygène. Ces derniers cherchent à se débarrasser de ce surplus d’énergie en émettant de la lumière visible, exactement comme dans le cas des aurores. Vu de la surface, on peut donc observer des lueurs écarlates qui témoignent du passage de la fusée dans l’ionosphère. L’excellent  photographe Jeremy Perez en a capturé quelques beaux exemples.

Falcon 9 exhaust trail drifting across the Milky Way Wednesday night. This was not an obvious visual sight by this point and really relied on the camera to bring it out. San Francisco Peaks and Flagstaff light dome providing a landing point for the Milky Way down there. pic.twitter.com/0zVIuLliRA

— Jeremy Perez (@jperez1690) July 21, 2023

Des « aurores » directement associées aux fusées de SpaceX

En règle générale, ces trous restent ouverts pendant quelques minutes après l’ascension d’une fusée avant de se refermer spontanément. Mais ces derniers mois, de plus en plus d’astronomes ont observé ces plaies rougeâtres dans le ciel bien après le départ des fusées. Certains observateurs particulièrement perspicaces ont fini par en déterminer l’origine : ils sont spécifiquement associés aux fusées réutilisables de SpaceX.

Lorsque le premier étage du lanceur se détache et retombe vers la Terre, il fait rugir ses moteurs par saccades pour ajuster sa trajectoire de retour. Cela génère une nouvelle classe d’aurores artificielles, généralement plus petites et nettement plus brillantes, comme celle présentée en tête d’article. Les astronomes les ont baptisées « aurores SpaceX ».

Certains chercheurs sont inquiets…

Au même titre que les autres phénomènes susceptibles de bouleverser l’ionosphère, comme les tempêtes géomagnétiques, ces aurores ne posent aucun problème en termes de santé humaine. Ces brèches n’ont rien à voir avec le fameux trou de la couche d’ozone, par exemple. Par conséquent, ces phénomènes n’intéressaient que les spécialistes jusqu’à présent. Mais aujourd’hui, à une époque où le nombre de lancements — et donc de trous ionosphériques — augmente très rapidement, de plus en plus de chercheurs considèrent qu’il faudrait se pencher sérieusement sur leurs conséquences.

Aujourd’hui, la communauté scientifique est partagée. D’un côté, certains considèrent que ces lueurs pourraient affecter significativement les observations astronomiques. C’est un argument parfaitement recevable, dans un contexte où de plus en plus de chercheurs voient leurs observations ruinées par des constellations de satellites ; l’idée de devoir jongler avec une contrainte supplémentaire n’est pas franchement enthousiasmante.

… mais d’autres sont ravis

En revanche, les spécialistes de l’atmosphère semblent plutôt contents de cette situation. Pour eux, il s’agit d’une belle opportunité d’étudier les mécanismes mystérieux qui ont lieu dans l’ionosphère. C’est un champ de recherche important pour plusieurs raisons. Par exemple, cette couche de particules chargées joue un rôle déterminant dans les communications radio. Comprendre le comportement de l’ionosphère est donc fondamental pour l’aviation, les opérations des satellites…

Or, il est traditionnellement assez difficile d’étudier ces mécanismes. C’est notamment pour cette raison que des chercheurs ont récemment bombardé le ciel de l’Alaska d’ondes radio afin de générer un airglow artificiel. De ce point de vue, les trous ionosphériques représentent une ressource scientifique intéressante.

« Nous sommes ravis », affirme par exemple Jeff Baumgartner, un chercheur cité par Spaceweather.com « Ces trous nous offrent une opportunité d’étudier l’impact du trafic spatial sur l’ionosphère ; on peut apprendre des tas de choses sur les réactions chimiques qui s’y déroulent en observant tous ces événements ». Il conviendra donc de continuer à surveiller ces trous ionosphériques pour mieux comprendre toutes les implications de ces phénomènes.

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