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Si les satellites sont remarquablement efficaces pour fournir des communications là où les réseaux terrestres ne le peuvent pas, ils doivent tous être conçus pour faire face à l'environnement hostile de l'espace. L'effet potentiellement nocif des radiations est l'un des principaux éléments que les de satellites doivent prendre en compte.
Les types de rayonnements et leur gravité varient considérablement en fonction de l'orbite du vaisseau spatial. Les satellites en orbite terrestre basse (LEO - 160-1 200 km) sont beaucoup moins exposés aux radiations que ceux en orbite terrestre moyenne (MEO - 5 000-12 000 km), tandis que ceux en orbite géostationnaire (GEO - 35 786 km) sont beaucoup plus susceptibles de rencontrer des radiations cosmiques de haute énergie en provenance de l'espace extra-atmosphérique.
Comme les satellites en orbite géostationnaire ont tendance à être assez grands, ils sont capables de supporter une bonne dose de protection contre les radiations.
En orbite basse et en orbite moyenne, la principale source de rayonnement est le soleil, qui émet des protons, des électrons et d'autres particules chargées. Les satellites bénéficient d'une certaine protection grâce au champ magnétique terrestre - en général, plus l'orbite est basse, plus la protection est importante.
Jake Peery, ingénieur électricien en chef à E-Space, a récemment fait partie d'une équipe qui a testé avec succès un certain nombre de composants avioniques de charge utile pour la prochaine constellation LEO de l'entreprise. Il précise que les tests ont porté sur le rayonnement des protons.
"En orbite basse, les effets des radiations ne sont pas aussi graves qu'en orbite haute, mais ils constituent tout de même un facteur", explique M. Peery. "Au minimum, les radiations peuvent dégrader les caractéristiques de l'électronique au fil du temps, comme des interrupteurs qui cessent de fonctionner ou un processeur dont les données sont corrompues ou qui tombe en panne.
Dans le pire des cas, les radiations peuvent détruire les transistors ou causer des dommages permanents, ce qui ne peut pas être atténué depuis le sol. C'est pourquoi il est si important de tester les composants bien avant leur lancement dans l'espace.
Les radiations peuvent également avoir un impact sur le silicium des puces de différentes manières.
"Encore une fois, le risque n'est généralement pas aussi grand en orbite terrestre basse que dans l'espace interplanétaire, par exemple, mais certains endroits, même sur cette orbite, peuvent poser problème, comme l'anomalie de l'Atlantique Sud, où la magnétosphère terrestre est plus faible, ce qui permet d'augmenter le flux de protons et d'électrons".
Les impacts des rayonnements sur les engins spatiaux sont regroupés en deux catégories principales : les perturbations dues à un événement unique (SEU), qui peuvent entraîner des problèmes temporaires ou permanents, et la dose ionisante totale (TID), qui est l'effet cumulatif des rayonnements au fil du temps. La solution à ces problèmes peut consister en un simple remplacement ou en l'ajout de fonctions de protection contre les pannes et de récupération dans l'électronique.
D'autres effets des rayonnements sur les satellites pourraient inclure le stress thermique dû aux particules à haute énergie, la dégradation des cellules solaires et les impacts sur les systèmes de communication.
