Atmospheric Light Pollution by Proposed Reflect Orbital Space Mirrors

Le nouveau voisin du ciel nocturne

Imaginez le ciel nocturne comme un immense rideau de velours tendu à travers l'univers, parsemé d'étoiles scintillantes qui nous servent de guides depuis des millénaires. Pendant la majeure partie de l'histoire de l'humanité, les seules choses capables de percer cette obscurité étaient la lune, le soleil (lorsqu'il était levé) et l'éclair occasionnel de la foudre. Mais la science a toujours consisté à regarder vers le haut et à demander : « Et si ? ». Cette question appartient au domaine de l'astronomie et de la physique atmosphérique, deux domaines qui étudient respectivement les étoiles et l'air que nous respirons. Un concept clé ici est la diffusion de la lumière. Pensez à la lumière du soleil frappant un verre de lait ; la lumière ne passe pas simplement en ligne droite ; elle rebondit sur les minuscules particules présentes dans le lait, faisant briller tout le verre. La même chose se produit dans notre atmosphère lorsque la lumière du soleil frale les molécules d'air ou la poussière, créant le ciel bleu que nous voyons pendant la journée. Un autre concept est l'albédo, qui est simplement un mot sophistiqué pour désigner la brillance ou la réflectivité d'une surface. Un champ de neige fraîche possède un albédo élevé (il renvoie la majeure partie de la lumière), tandis qu'une route en asphalte noir a un faible albédo (il absorbe la lumière).

Pourquoi cela vous concerne-t-il ? Parce que le ciel nocturne est en train de changer. Nous avons déjà ajouté des milliers de satellites artificiels qui réfléchissent la lumière du soleil, créant des traînées de lumière qui peuvent gâcher l'observation des étoiles. Mais et si quelqu'un proposait un plan pour transformer le ciel nocturne en un gigantesque projecteur mobile ? C'est la question que traite ce document. Il ne s'agit pas seulement de savoir si nous pouvons voir une nouvelle étoile ; il s'agit de savoir si nous pourrons encore voir les anciennes. Si nous commençons à peindre la nuit de lumière artificielle, nous pourrions perdre l'obscurité naturelle qui nous permet de voir l'univers, transformant une fenêtre en un miroir.

L'expérience du miroir géant dans l'espace

Une startup appelée Reflect Orbital a une idée folle : lancer une flotte de miroirs géants et flottants dans l'espace pour projeter la lumière du soleil vers la Terre, créant ainsi un jour artificiel la nuit. Leur plan commence par un petit satellite de test, un miroir de la taille d'un grand salon (18 × 18 mètres), mais leur objectif ultime est une constellation massive d'environ 50 000 énormes miroirs (54 × 54 mètres chacun). L'idée est d'illuminer une zone spécifique du sol, d'un rayon d'environ 2,5 kilomètres (1,5 mile), avec assez de lumière pour lire un livre ou marcher en toute sécurité sans lampadaires.

Mais avant que quiconque ne lance ces miroirs, une équipe de scientifiques a posé une question cruciale : qu'advient-il du reste du ciel ? Ils ont mené des simulations informatiques détaillées pour voir comment ce faisceau de lumière interagirait avec notre atmosphère. Ils n'ont pas seulement regardé le point au sol ; ils ont regardé l'ensemble du ciel au-dessus de celui-ci.

Le miroir dans le ciel
Les chercheurs ont découvert que si vous vous teniez directement sous l'un de ces géants miroirs de 54 mètres, il paraîtrait incroyablement brillant. En fait, il apparaîtrait comme un point lumineux d'une magnitude de -16,7. Pour mettre cela en perspective, la pleine lune est d'environ -12,7. Cela signifie que le miroir serait environ 4 magnitudes, ou environ 40 fois, plus brillant que la pleine lune. Il brillerait avec une intensité d'environ 9,5 lux, ce qui correspond au niveau de luminosité d'un lampadaire typique. Si vous vous trouviez dans ce cercle de 2,5 kilomètres, la nuit ressemblerait à un crépuscule très brillant, juste après le coucher du soleil. Le ciel serait si lumineux que même les étoiles les plus brillantes seraient invisibles. Ce serait comme essayer de voir des lucioles en se tenant sous un projecteur.

La lueur au-delà du faisceau
La partie la plus surprenante de l'étude est ce qui se passe en dehors de ce cercle lumineux. La lumière ne s'arrête pas simplement à la limite de la zone éclairée. Lorsque le faisceau frappe le sol, une partie de la lumière rebondit vers le haut (selon la brillance du sol — la neige réfléchit plus que la terre). Cette lumière, ainsi que le faisceau d'origine, frappe les molécules d'air et les particules de poussière dans le ciel et se diffuse dans toutes les directions.

Les scientifiques ont simulé cette diffusion et ont découvert que la « lueur » d'un seul miroir serait visible de très loin.

• À 14 kilomètres (environ 9 miles) de distance : Le ciel paraîtrait aussi brillant que le ciel juste après le coucher du soleil (le crépuscule). Il serait si lumineux que vous ne pourriez pas voir les étoiles. Le ciel entier serait noyé, semblable à la lueur que l'on voit au-dessus d'une ville, mais causée par un seul miroir dans l'espace.
• À 34 kilomètres (environ 21 miles) de distance : Même à cette distance, le ciel dans la direction du miroir paraîtrait encore plus brillant qu'une nuit normale éclairée par la lune. Il apparaîtrait comme un géant pilier de lumière s'étirant vers le ciel.
• Le facteur « Neige » : L'effet s'aggrave si le sol est couvert de neige. La neige est très réfléchissante (albédo élevé), donc elle renvoie plus de lumière dans l'atmosphère, faisant que la lueur se propage encore plus loin. Dans des conditions neigeuses, le ciel pourrait paraître plus brillant qu'une nuit de pleine lune jusqu'à des distances de 30 kilomètres.

Et s'ils en utilisent des centaines ?
Le document examine également un scénario du « pire cas » où 400 de ces miroirs éclairent le même endroit en même temps. Dans ce cas, la lumière combinée serait d'environ 2 400 lux — soit environ 10 000 fois plus brillant que la pleine lune. Cela serait assez lumineux pour alimenter des panneaux solaires (qui ont généralement besoin d'environ 22 W/m² pour commencer à fonctionner). Le ciel serait complètement noyé, transformant la nuit en un crépuscule brillant perpétuel.

Le verdict
Les auteurs concluent que, bien que l'idée d'éclairer la Terre depuis l'espace soit techniquement possible, le coût environnemental pour notre ciel nocturne serait énorme. Même un seul miroir créerait une pollution lumineuse s'étendant sur des dizaines de kilomètres, rendant le ciel nocturne méconnaissable et cachant les étoiles pour quiconque se trouverait dans cette zone. L'étude suppose un ciel clair et sans nuages, ce qui est en réalité le « meilleur scénario » pour maintenir la lumière confinée. S'il y avait des nuages, la lumière se diffuserait encore plus, rendant potentiellement la lueur visible à des distances encore plus grandes.

En bref, ces simulations suggèrent que transformer la nuit en jour avec des miroirs spatiaux reviendrait à payer le prix de la perte de notre ciel nocturne. Les étoiles disparaîtraient, remplacées par une lueur artificielle permanente qui s'étend bien au-delà de la cible prévue.