Comment observer les satellites, et à quoi s'attendre?

Des milliers de satellites artificiels orbitent autour de notre planète. Ils observent la Terre ou l'espace, servent de relais de télévision ou nous localisent, surveillent l'approche des cyclones ou les mouvements de troupes... Leurs utilisations sont fort variées, et beaucoup de gens les imaginent si lointains qu'on ne peut les voir. Ce n'est pas le cas, beaucoup sont facile à observer, sans même aucun moyen technologique.

D'abord, où sont-ils? Leurs altitudes varient de 200 km à près de 40 000 km, parfois même plus loin pour quelques spécimens. En gros, on trouve ceux à orbite basse (les satellites espions ou de télédetection par exemple), et les géostationnaires, disposés dans le plan équatorial de la Terre, et orbitant à 36 000 km d'altitude, là où leur orbite circulaire dure 24h, comme la durée de rotation de la Terre sur elle-même. Ainsi, ces derniers sont fixes au-dessus d'un point de l'équateur. Si vous voulez savoir comment les satellites "tiennent" autour de la Terre, voyez ici.

On voit bien ici l'essaim de satellites proches, et l'anneau de géostationnaires. Cette image est issue du site de la NASA, JTrack3D, qui place en temps réel plus de 900 satellites (parfois un peu lents à charger). Très intéressant et curieux à utiliser!...

Mais comment peut-on les voir depuis le sol? D'habitude, ils sont visibles peu de temps après le coucher du Soleil ou peu de temps avant son lever: ils se trahissent par les reflets du Soleil sur leurs surfaces métallisées.

En O, sur Terre, vous ne verrez le satellite que s'il est encore éclairé par le Soleil, mais que le fond de ciel est déjà noir.

A quoi cela va t-il alors ressembler? Voici le résultat en images:

Voici par exemple un lever de ISS, la station internationale, au-dessus de l'horizon Nord-Ouest. La pose était de 30s. Un pied photo est fort utile... Le déplacement est comparable, en vitesse apparente, à celui d'un avion, mais il n'y a pas de clignotement de feu de positions. En général, les satellites donnent un éclat sensiblement constant, sauf si le satellite tournoie rapidement sur lui-même (coiffe de fusée par exemple, larguée peu de temps avant la libération du satellite).

Quelques secondes plus tard, la station s'est déplacée vers l'Est. Et là, son éclat diminue progressivement, alors qu'elle est encore loin de l'horizon... En fait, elle rentre dans l'ombre de la Terre!

Bien sûr, on peut se contenter de scruter le ciel dans l'espoir de voir surgir un de ces curieux engins, mais il y a plus fort: les traquer! Pour cela, Internet est une mine de ressources. Voici deux sites qui vous permettront sans trop de peine de vous lancer dans la chasse au satellite:

CALSKY et HEAVENS ABOVE

Dans les deux cas, il faut sélectionner son lieu d'observation. Le premier site nécessite de s'enregistrer pour cela, mais c'est inoffensif. Le second est un peu plus rapide et simple à utiliser, il donne très facilement l'heure du passage du satellite choisi, et il indique vers où il faut regarder. Pensez à mettre à l'heure exacte votre montre (voir ici par exemple)...

CALSKY permet de plus de prévoir les passages des engins devant la Lune ou devant le Soleil. Si vous êtes un peu équipés, cela permet de réaliser des images amusantes.

	A gauche, voilà la station traversant le disque solaire (le fond blanc...) La traversée complète dure de l'ordre de la seconde, il faut donc être prêt, et enregistrer une petite vidéo si on veut être sûr de capturer une ou deux images potables... En dessous, la vraie, majestueuse, avec ses 70m de largeur (panneaux solaires), orbitant à environ 350 km d'altitude, à 7,5 km/s...

Au passage, une petite curiosité: Après inscription sur CALSKY précédemment cité, il est possible de recevoir des alertes sur les passages de satellites à proximité des planètes. Cela peut conduire à des observations amusantes. Voici par exemple un passage de la Station Internationale tout près (en apparence) de Jupiter:

Il existe aussi une catégorie de satellite particulièrement intéressante: les Iridium, dont le but est d'assurer un réseau de téléphonie. Ces 66 satellites ont leur grand axe toujours orienté vers le centre de la Terre. Parfois une de leurs trois antennes rectangulaire réfléchissante capte un rayon de Soleil et nous le renvoit dans l'oeil: il se produit alors un flash lumineux, assez bref, mais très brillant (pouvant aller jusqu'à une magnitude de -8, alors que Vénus, à son éclat maximum culmine aux alentours de -4). Les deux sites décrits précédemment permettent de prévoir ces fugitifs éclats à la seconde près. Voilà de quoi vous permettre de beaucoup impressioner le public en annonçant avec emphase quelques secondes à l'avance ce surprenant phénomène. Si après ça vous n'êtes toujours pas un Dieu...

Voici un Iridium, c'est l'une des trois antennes de la partie basse qui peut créer un flash spectaculaire...

Voilà ce que cela peut donner:

Ce n'est pas une étoile filante, mais bien un "Flash Iridium". Le satellite avait un mouvement Nord-Sud, et longeait la constellation d'Orion, sur la gauche de l'image.

Lors de la prise de cette image, un collègue astronome amateur faisait la même, mais 30 km au Sud et 10 km à l'Ouest, ce qui donnait, en mettant les deux côte à côte, ceci:

Les deux images ont été mises à la même échelle et possèdent la même orientation. Vous pouvez d'ailleurs y reconnaître les mêmes étoiles. Merci à Julien pour son image!

Les deux étoiles les plus brillantes en bas à droite de la trainée sont Omicron 1 et 2 de l'Eridan (1 est en haut, 2 en bas), elles sont séparées de 1°10 min d'angle, ou 70 min d'angle. Ce décalage est bien sûr dû à la parallaxe entre les deux observateurs. Curieusement, on ne perçoit un décalage que Est-Ouest sur l'image, et non pas Nord-Sud. La raison vient du fait que les rayons solaires ayant causé le flash pour les deux observateurs successivement étaient parallèles entre eux. Voyez le schéma ci-dessous:

Le flash n'a pas lieu tout à fait au même moment, mais quand l'angle Soleil-satellite-observateur est le même. Il est visible alors dans la même direction du ciel si la trajectoire est Nord-Sud et que les observateurs sont aussi répartis Nord-Sud.

Ainsi, pour cette observation en particulier, le décalage Est-Ouest du flash sur le fond de ciel n'est imputable qu'au décalage Est-Ouest des observateurs. 10 km d'écart et environ 35 min d'angle de décalage mesuré sur l'image, cela donne le moyen de calculer une distance au Flash:

Ce qui est très proche des informations données par CALSKY pour ce phénomène...

Pour finir, un petit satellite géostationnaire: comme il est fixe au-dessus d'un point de l'équateur terrestre, il se déplace par rapport aux étoiles. Sur l'image ci-dessous, le télescope suivait les étoiles, et donc le satellite a dérivé dans le champ. Grâce à CALLSKY, il y a moyen de savoir de "qui" il s'agit. En l'occurence, il s'agissait très probablement de SL-12 R/B (2), un morceau de fusée Russe... On perçoit sa rotation rapide sur lui-même: la pose a duré 20s, il faisait environ un tour en 0,5s. La largeur de l'image fait en gros la moitié du diamètre apparent de la pleine Lune.

Maintenant, à vous la chasse au satellite artificiel et la découverte des subtilités de la mécanique orbitale...