La NASA confirme que l’objet qui s’est écrasé sur une maison en Floride était bien un débris spatial provenant de l’ISS. Les satellites brûlent dans la haute atmosphère – et nous ne savons toujours pas quel impact cela aura sur le climat de la Terre. La pollution spatiale menace la magnétosphère terrestre ; le dépôt de matériaux hautement conducteurs peut réduire les capacités de protection de la planète, selon un expert.
Il y a des millions de débris en orbite autour de la Terre. L’industrie spatiale est l’un des secteurs les plus importants de l’économie mondiale. Ainsi, en 2022, son volume sur le marché international s’élevait à environ 469 milliards de dollars (ce chiffre n’a cessé de croître les années suivantes). Et malgré le grand nombre de difficultés liées à la conquête de l’Univers, l’une des principales reste les minuscules débris spatiaux. À mesure que de plus en plus d’objets sont mis en orbite, la probabilité qu’ils entrent en collision avec les débris qui y tournent augmente.
Débris spatiaux, photo de la NASA
Et étant donné que le nettoyage de l’espace proche de la Terre coûte cher et nécessite la participation de toutes les principales économies mondiales, la lutte contre les débris est constamment reportée. En d’autres termes, s’il est possible de lancer de nouveaux engins spatiaux et d’éviter les collisions avec des objets étrangers en orbite, la motivation pour entreprendre une initiative aussi coûteuse et complexe reste extrêmement faible.
Actuellement, le réseau de surveillance spatiale des États-Unis suit plus de 23 000 débris spatiaux plus gros qu’une balle de tennis. En général, en orbite proche de la Terre, il y a environ 29 000 « objets poubelles » de plus de 10 cm, 670 000 de plus de 1 cm et plus de 170 millions de pièces dont la taille dépasse 1 mm. Dans l’ensemble, les experts estiment qu’il y a environ 100 000 milliards de débris spatiaux intraçables sur l’orbite terrestre.
Le danger des débris spatiaux en orbite
En 2016, l’Agence spatiale européenne a montré une photographie d’une bosse dans la vitre de l’ISS, provoquée par une collision avec un petit morceau de débris spatial. Cela est dû à la vitesse à laquelle les débris tournent : selon les données existantes, les objets se trouvant à la hauteur de l’ISS se déplacent à une vitesse d’environ 25 200 km/h. Cette valeur est 10 fois supérieure à la vitesse à laquelle les balles sortent d’une arme à feu sur Terre. Il s’avère que même le plus petit objet en orbite de la planète constitue un danger pour les astronautes et les avions en opération. Les experts comparent cela à la conduite sur autoroute : tant que les objets se déplacent dans la même direction, il n’y a pas de danger particulier. Il est peu probable qu’ils se touchent et causent de graves dommages. Cependant, si deux objets entrent en collision à grande vitesse, des conséquences désastreuses ne peuvent être évitées.
Les débris spatiaux sont un indicateur de la présence croissante de l’humanité en orbite terrestre basse (LEO). En 1967, le satellite russe Spoutnik était le seul objet artificiel suffisamment grand pour être suivi dans l’espace. Selon l’Agence spatiale européenne, en 2018, les restes de débris spatiaux s’élevaient à environ 750 000 objets de plus de 1 cm (0,3 po) en orbite autour de la Terre.
L’ESA a estimé en avril 2024 qu’il y avait environ 36 500 débris spatiaux d’au moins 4 pouces (10 centimètres) de large et plus de 130 millions de morceaux d’un diamètre d’au moins 1 millimètre en orbite terrestre. Même de si petits fragments peuvent causer des dommages aux satellites et à la Station spatiale internationale (ISS), compte tenu des vitesses associées. En orbite autour de l’ISS, à une altitude d’environ 400 kilomètres, les objets se déplacent à des vitesses d’environ 17 500 mph (28 160 km/h), soit beaucoup plus vite que n’importe quelle balle.
Les satellites, les engins spatiaux et les débris spatiaux gravitent autour de la planète dans de nombreuses directions différentes : certains se déplacent horizontalement le long de l’équateur, d’autres se déplacent verticalement le long des pôles et certains débris se déplacent selon un mouvement rétrograde. Les mouvements spatiaux chaotiques, combinés à un grand nombre d’objets lancés en orbite, augmentent les risques de collision entre véhicules et rendent la conquête de l’Univers plus dangereuse. Certains experts estiment même qu’ignorer le problème pourrait conduire l’humanité à perdre la possibilité d’interagir d’une manière ou d’une autre avec l’espace : la vue des étoiles sera bloquée, les satellites s’écraseront avant d’avoir terminé leur mission.
« Satellites morts »
Avant l’aube du 28 février 2024, le satellite espion russe Cosmos 2221 et le vaisseau spatial TIMED de la NASA, qui étudie l’atmosphère terrestre depuis 2001, ont effectué un passage orbital inconfortablement proche, à seulement 20 mètres l’un de l’autre. . C’était du moins l’estimation initiale. Selon Pam Melroy, administratrice adjointe de la NASA, des recherches plus approfondies ont montré que les objets étaient en réalité encore plus proches.
« Nous avons récemment appris grâce à une analyse que le passage semblait être à moins de 10 mètres (33 pieds) l’un de l’autre, dans les limites des paramètres du corps rigide des deux satellites », a déclaré Melroy le 9 avril lors d’une présentation au 39e Symposium spatial à Colorado Springs. « Cela a été très choquant pour nous personnellement et aussi pour nous tous à la NASA », a-t-elle déclaré, ajoutant que la réunion « nous a tous vraiment fait peur ».
Elle a expliqué son inquiétude : « Si les deux satellites entraient en collision, nous assisterions à une production importante de débris – de minuscules fragments se déplaçant à des dizaines de milliers de kilomètres par heure, attendant de percer un trou dans un autre vaisseau spatial, mettant potentiellement des vies humaines en danger. »
En août 2021, le satellite militaire chinois Yunhai-1-02 a été abattu par un débris spatial, apparemment un débris de la fusée Zenit-2 qui a lancé le satellite espion russe Tselina-2 en 1996.
Selon l’Agence spatiale européenne (ESA), il y a actuellement environ 11 500 satellites en orbite autour de notre planète, dont 9 000 sont opérationnels. À propos, plus de la moitié de ces vaisseaux fonctionnels font partie du réseau haut débit Starlink de SpaceX ; Cette mégaconstellation en constante expansion compte actuellement près de 5 800 satellites.
Les satellites en feu dans l’atmosphère affectent le climat de la Terre
L’orbite terrestre relativement basse, où résident les satellites qui surveillent les écosystèmes terrestres, est de plus en plus encombrée, Starlink ayant à lui seul plus de 5 000 vaisseaux spatiaux en orbite. Le nettoyage des débris est donc une priorité pour le secteur spatial. Les engins spatiaux nouvellement lancés doivent également être retirés de leur orbite dans un délai de 25 ans (les États-Unis ont récemment introduit une règle plus stricte de cinq ans), soit en se déplaçant vers une « orbite de cimetière », soit en rentrant dans l’atmosphère terrestre.
Les satellites en orbite inférieure sont généralement conçus pour utiliser le carburant restant et la gravité terrestre pour rentrer dans l’atmosphère. Lors d’une rentrée contrôlée, le vaisseau spatial entre dans l’atmosphère à un moment prédéterminé et atterrit dans la partie la plus externe. Océan Pacifique à Point Nemo (le soi-disant cimetière de vaisseaux spatiaux). Lors d’une rentrée incontrôlée, les vaisseaux spatiaux subissent une « mort naturelle » et brûlent dans l’atmosphère.
La NASA et l’Agence spatiale européenne promeuvent cette forme de recyclage dans le cadre d’une philosophie de conception appelée « concevoir pour détruire ». Construire, lancer et exploiter un satellite suffisamment robuste pour fonctionner dans l’environnement hostile de l’espace extra-atmosphérique, mais qui peut facilement se briser et brûler à sa rentrée, constitue un défi environnemental pour éviter d’envoyer des débris dangereux à la surface de la Terre. Les travaux sont toujours en cours. Avant d’obtenir une licence, les opérateurs de satellites doivent prouver que leurs plans de conception et de rentrée présentent un faible taux de « perte de vie ». Mais l’impact sur la haute atmosphère terrestre lors de la rentrée suscite peu d’inquiétudes.
Au départ, ni le secteur spatial ni les astrophysiciens ne considéraient la combustion des satellites lors de leur rentrée comme une menace sérieuse pour l’environnement – du moins pas pour l’atmosphère. Après tout, la quantité de particules éjectées par les vaisseaux spatiaux est faible comparée aux 440 tonnes de météorites qui pénètrent dans l’atmosphère chaque jour, ainsi qu’aux cendres volcaniques et à la pollution d’origine humaine provenant des processus industriels sur Terre.
Les préoccupations des scientifiques s’appuient sur 40 années de recherche sur les causes des trous d’ozone au-dessus des pôles Sud et Nord, qui ont été largement observés pour la première fois dans les années 1980. Aujourd’hui, ils savent que la perte d’ozone est causée par des gaz industriels d’origine humaine qui se combinent avec des nuages stratosphériques polaires naturels et à très haute altitude ou des nuages nacrés. Les surfaces de ces nuages éthérés agissent comme des catalyseurs, convertissant des produits chimiques inoffensifs en formes plus actives capables de détruire rapidement l’ozone.
Plus inquiétant encore pour les scientifiques de l’atmosphère, quelques nouvelles particules pourraient créer davantage de nuages polaires de ce type, non seulement dans la haute atmosphère, mais également dans la basse atmosphère, où se forment les cirrus. Les cirrus sont de minces nuages de glace vaporeux que l’on peut voir haut dans le ciel, à plus de six kilomètres d’altitude. Ils ont tendance à laisser passer la chaleur du soleil, mais ensuite à la piéger à sa sortie. Ainsi, en théorie, davantage de cirrus pourraient entraîner un réchauffement climatique supplémentaire, en plus de ce que nous observons déjà à cause des gaz à effet de serre. Mais cela n’est pas clair et est toujours à l’étude.
Il est tentant d’exagérer les résultats de la recherche pour obtenir davantage de soutien. Mais c’est la recette d’un enfer pour la recherche, et les négationnistes utiliseront plus tard les mauvais résultats pour discréditer la recherche. Mais si vous attendez d’avoir des preuves concrètes, il sera peut-être trop tard, comme dans le cas de la perte d’ozone. C’est un dilemme constant.
La pollution spatiale menace la magnétosphère terrestre
Le dépôt de matériaux hautement conducteurs pourrait réduire les capacités de protection de la planète, estime un expert. Alors que l’industrie spatiale évolue vers une croissance exponentielle tirée par une demande insatiable de services Internet par satellite, un défi majeur se pose : l’élimination des engins spatiaux déclassés.
Plus d’un an de recherches menées par le physicien des plasmas, ingénieur et inventeur Sierra Salter, publiées dans la revue Science, ont révélé une réalité alarmante : l’accumulation incontrôlée de débris métalliques provenant de satellites et de fusées défaillants menace de perturber l’environnement fragile des plasmas terrestres.
Contrairement aux idées reçues, l’espace n’est pas un lieu vide et dénué de conséquences. La magnétosphère terrestre, essentielle au maintien de la vie en préservant l’atmosphère, est confrontée à une menace sans précédent. Le lancement de satellites jetables, considéré par les entrepreneurs du secteur spatial comme une voie vers une énorme richesse, constitue une menace existentielle.
Le Dr Jonathan McDowell du Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian prédit une augmentation vertigineuse du nombre de satellites « morts », pouvant atteindre 100 000 d’ici une quinzaine d’années (il y en a actuellement environ 10 000). Cela a un coût effrayant : la saturation du cocon de plasma terrestre avec des débris toxiques.
L’analyse minutieuse de Salter révèle une vérité alarmante : l’afflux actuel de cendres métalliques dans l’ionosphère est équivalent au volume de la Tour Eiffel. Les conséquences vont au-delà de la simple perturbation atmosphérique : le dépôt de matériaux hautement conducteurs peut provoquer des perturbations dans l’ionosphère, menaçant la couche d’ozone et réduisant l’habitabilité de la Terre au fil du temps.
Au milieu des efforts en faveur de l’exploration spatiale et de la colonisation, Salter appelle à la responsabilisation. Les entreprises spatiales doivent prioriser des recherches rigoureuses pour évaluer l’impact environnemental de leurs activités. Selon Salter, la magnétosphère terrestre, notre bouclier contre les dangers cosmiques, ne devrait pas être sacrifiée sur l’autel du profit des entreprises.
Les débris spatiaux ne peuvent pas brûler dans l’atmosphère lorsqu’ils tombent sur Terre
La NASA confirme que l’objet qui s’est écrasé sur une maison en Floride était bien un débris spatial provenant de l’ISS. Il faisait partie d’une palette mise au rebut avec 5 800 livres de batteries obsolètes en mars 2021. La NASA a confirmé que le mystérieux objet qui s’est écrasé sur le toit d’une maison de Floride en mars provenait bien de la Station spatiale internationale (ISS).
Cette maison de la ville balnéaire de Naples appartient à Alejandro Otero. Peu de temps après l’incident du 8 mars, Otero a déclaré qu’il pensait que l’objet incriminé faisait partie d’une palette contenant 5 800 livres (2 630 kg) de batteries obsolètes larguées de l’ISS en mars 2021.
Le morceau cylindrique de débris spatiaux est constitué d’un alliage métallique appelé Inconel. Il pèse 1,6 livre (0,7 kg) et mesure 4 pouces (10 centimètres) de haut et 1,6 pouces (4 cm) de large. Les batteries nickel-hydrure ont été abandonnées après la livraison de nouvelles versions lithium-ion à l’ISS pour des mises à niveau de puissance. On s’attendait à ce que le plateau et les batteries brûlent complètement dans l’atmosphère terrestre, ont déclaré aujourd’hui des responsables de la NASA dans un communiqué, mais cela ne s’est pas produit et l’agence veut découvrir pourquoi.
Un support d’équipement d’assistance au vol récupéré de la NASA utilisé pour monter les batteries de la Station spatiale internationale sur une palette de fret. La jambe de force a survécu à sa rentrée dans l’atmosphère terrestre le 8 mars 2024 et s’est écrasée dans une maison à Naples, en Floride (Crédit image : NASA)
Les scientifiques de la NASA utilisent des modèles techniques pour estimer la façon dont les objets se réchauffent et se désagrègent lorsqu’ils rentrent dans l’atmosphère ; ces modèles nécessitent des paramètres d’entrée détaillés et sont régulièrement mis à jour lorsqu’il s’avère que des débris ont survécu à leur rentrée dans l’atmosphère. L’expérience d’Otero nous rappelle qu’il y a une énorme quantité de matériel qui vole autour de nos têtes.
Certains débris spatiaux retombent de temps en temps sur Terre. Par exemple, les étages centraux de 23 tonnes de la puissante fusée chinoise Longue Marche 5B tombent régulièrement hors de contrôle environ une semaine après le lancement, à la consternation de la communauté spatiale internationale.
Des débris spatiaux chinois se sont écrasés sur Terre au-dessus de la Californie du Sud, créant une boule de feu spectaculaire. Les débris enflammés semblent être un module orbital de la mission d’astronaute chinoise Shenzhou 15, lancée en novembre 2022. Aux premières heures du 2 avril 2024, un gros débris spatial chinois est tombé sur Terre au-dessus de la Californie du Sud, créant tout un spectacle pour les observateurs du Golden State. Selon l’American Meteor Society (AMS), l’impact a créé une boule de feu flamboyante dont des personnes de Sacramento à San Diego ont été témoins. Mardi après-midi, 81 personnes avaient déclaré avoir assisté à l’événement à AMS.
Le module orbital de Shenzhou, qui pèse environ 3 300 livres (1 500 kilogrammes), offre un espace supplémentaire pour les astronautes et les expériences scientifiques dans l’espace. Il n’est pas conçu pour revenir sur Terre en toute sécurité une fois sa mission terminée ; À cet effet, le module de retour Shenzhou avec des astronautes à bord a été créé.
Bien sûr, la plupart des gens qui ont vu la boule de feu traverser le ciel vers 1 h 40, heure locale de Californie (4 h 40 HE ; 08 h 40 GMT) ne savaient pas de quoi il s’agissait.
Casey B. a pris cette photo de la boule de feu depuis San Diego le 2 avril 2024 et l’a envoyée à l’American Meteor Society (Crédit image : Casey B./American Meteor Society)
Certains pensaient qu’il pourrait s’agir d’un équipement SpaceX, et c’était une supposition raisonnable : une fusée Falcon 9 a lancé 22 satellites Internet Starlink depuis la base spatiale de Vandenberg, sur la côte centrale de la Californie, il y a environ six heures. Les débris en feu ne pouvaient pas être le premier étage du Falcon 9 ; cet équipement atterrit en toute sécurité après le lancement et est réutilisé. Mais l’étage supérieur d’une fusée en état de marche est jetable. L’orbiteur Shenzhou 15 n’a pas été le premier gros morceau de débris spatiaux chinois à s’écraser de façon spectaculaire sur Terre.
Moyens de lutter contre les débris spatiaux
L’un des principaux problèmes liés aux débris spatiaux est qu’ils sont très difficiles à suivre. Pour cette raison, les scientifiques ne savent pas toujours où se situe le danger potentiel. L’un des moyens les plus simples de surmonter cette crise est de suivre tout ce qui se trouve en orbite. C’est par exemple ce que fait la société Privateer : elle suit en temps réel plus de 27 000 plus gros débris spatiaux. Grâce à ces données, le risque de collision d’objets dans l’espace est réduit, ce qui entraîne à son tour une réduction des déchets polluant l’orbite (les gros débris ne sont pas divisés en petits, ce qui permet de rester à proximité de l’espace). faire le ménage).
Bien que ce système soit très utile, il présente quelques faiblesses, la principale étant son manque de précision. Le fait est que la plupart des débris spatiaux sont trop petits et ne peuvent pas être suivis. De plus, éviter une collision, même s’il était possible de suivre la menace, n’est pas toujours possible. Déplacer des satellites dans l’espace et modifier leur trajectoire coûte très cher. Chacune de ces manœuvres coûte aux entreprises des milliers de dollars. Et parfois, les satellites ne peuvent pas être déplacés sans arrêter certains systèmes de surveillance spatiale. Dans le cas des véhicules de recherche, cela signifie des coûts irréparables et une perte de données précieuses.
Le moyen le plus simple de se débarrasser des débris spatiaux est de les brûler dans l’atmosphère terrestre. Pour ce faire, un objet dangereux doit être saisi et déplacé de l’orbite vers une zone où la gravité agit, les débris spatiaux commenceront à tomber et, comme une météorite, brûleront dans les couches supérieures de l’atmosphère. Pour réaliser une telle opération, il faut un engin spécial : il doit capter les débris et les descendre sur Terre. Selon Jan Siminski, spécialiste des débris spatiaux à l’Agence spatiale européenne, le développement d’un tel dispositif coûterait environ 100 millions d’euros (environ 108 millions de dollars).
Malgré tout cela, l’Agence spatiale européenne a annoncé la première mission au monde visant à éliminer les débris spatiaux, la fixant à 2025. La startup suisse ClearSpace est responsable de l’exploitation. Le « nettoyeur » qu’ils ont développé rappelle un peu une griffe : il attrape de gros morceaux de déchets, ralentit et stabilise leur mouvement, après quoi il tombe sur Terre, se dissolvant avec les débris spatiaux.
Une autre façon possible de se débarrasser des débris consiste à les évaporer ou à les déplacer de leur orbite d’origine à l’aide d’un laser. Des experts nationaux de l’Institut de physique appliquée de l’Académie des sciences de Russie (IPF, Nijni Novgorod) proposent de placer un canon similaire sur l’ISS pour protéger la station des particules de déchets les plus dangereuses. Il faut cependant être extrêmement prudent avec cette technologie : la puissance du laser doit être sélectionnée très précisément pour ne pas briser les gros morceaux en plus petits et, par conséquent, plus difficiles à éliminer. De plus, le laser n’aidera pas à se débarrasser des déchets en orbite, mais protégera uniquement les machines existantes dans l’espace contre les dommages.
Un vaisseau spatial écologique
Les scientifiques japonais travaillent depuis longtemps à la création du premier satellite en bois au monde. Afin de construire un appareil respectueux de l’environnement, ils ont testé différents types de bois et sont arrivés à la conclusion que le magnolia était parfait pour les objectifs fixés. Après que des échantillons de cette plante aient été en orbite (ils sont restés dans l’espace pendant neuf mois), aucune trace n’y est restée. Le vide et les radiations n’ont pas détruit le matériau prometteur. Cela rend le bois adapté à la création de coques et de pièces de satellites et constitue une excellente alternative au métal.
Après que l’hypothèse des scientifiques a été confirmée et que le magnolia a été jugé approprié pour des travaux ultérieurs, des chercheurs de l’Université de Kyoto, en collaboration avec la société forestière Sumitomo Forestry, ont créé un remplacement écologique du vaisseau spatial existant qui peut être éliminé sans nuire à l’environnement. Lorsqu’un satellite en bois brûle, de l’oxyde d’aluminium moins toxique se forme, qui peut persister dans la haute atmosphère pendant de nombreuses années.
En 2011, l’ESA a mis fin à la mission de son satellite européen de télédétection (ERS-2), en service depuis plus de 16 ans. Au cours de ces opérations, la durée de vie orbitale restante a été considérablement réduite, passant de plus de 200 ans à bien en dessous de 15 ans, et tout le carburant restant a été consommé. ERS-2 est revenu dans l’atmosphère le 21 février 2024. Cela a effectivement réduit les risques de collision et de destruction accidentelle de plusieurs ordres de grandeur.
En 2013, les satellites astronomiques de l’ESA Planck et Herschel, situés au deuxième point de Lagrange, ont été placés en orbite autour du Soleil après avoir terminé leurs missions pour éviter toute menace de collision ou de rentrée.
En 2015, d’importantes manœuvres de changement d’orbite ont été mises en œuvre pour le vaisseau spatial Integral de l’ESA et l’un des satellites de la mission Cluster-2. Ces manœuvres ont permis à Integral et aux quatre engins spatiaux du cluster de revenir en toute sécurité dans l’atmosphère terrestre au cours de la prochaine décennie et d’éviter toute interférence à long terme avec l’orbite terrestre basse protégée et l’orbite géostationnaire.
Et en 2023, l’ESA a réalisé avec succès la première rentrée artificielle de sa mission Aeolus. Aeolus a été conçu pour répondre aux exigences préexistantes en matière de réduction des débris et n’était pas destiné à être géré lors de sa rentrée dans l’atmosphère terrestre. Mais les opérateurs de l’ESA sont allés plus loin en effectuant une rentrée artificielle, la première du genre, et en pointant le satellite de retour vers l’océan, réduisant encore davantage le très faible risque que les fragments causent des dommages si l’un d’entre eux atteignait la surface de la Terre.
Destruction matérielle des débris spatiaux
En 2018, un système de harpon permettant de capturer les débris spatiaux a été testé. RemoveDEBRIS – a été lancé depuis la Station spatiale internationale (ISS). En septembre, elle commencera à simuler des tests visant à éliminer les débris spatiaux, après quoi elle passera aux travaux réels. Le satellite a utilisé un filet et un harpon pour tenter d’éliminer plusieurs milliers de débris actuellement en orbite autour de la Terre. Le filet et le harpon étaient guidés par un système de navigation visuelle (VBN) construit par Airbus, équipé de caméras 2D et de la technologie LiDAR 3D.
Centre spatial de Surrey. Tirant à environ 44 miles par heure (20 mètres par seconde), le filet RemoveDEBRIS cible sa proie à environ 23 pieds (7 mètres). Une fois capturé, le filet sera envoyé dans l’atmosphère, où le couple devrait brûler en cendres à sa rentrée.
Detumbler – « Destroyer » est parti faire face au chaos cosmique. Le nouveau dispositif, développé par Airbus, sera attaché aux satellites pour aider à atténuer les mouvements erratiques, ce qui aidera les futures missions de nettoyage à capturer ces satellites. Grâce au financement de l’Agence spatiale française (CNES) et de son initiative Tech4SpaceCare, Airbus a créé un dispositif d’amortissement magnétique appelé (sans enthousiasme) le « Detumbler ».
Attaché au satellite, Detumbler, qui a été créé à l’origine en 2021, utilise une roue de rotor centrale et des aimants pour interagir de manière significative avec le champ magnétique terrestre et maintenir la stabilité des satellites après leur défaillance depuis longtemps. Lorsque le satellite commence à basculer pour l’une des raisons ci-dessus, le Detumbler se déclenche et « provoque des courants de Foucault qui agissent comme un couple de friction, affaiblissant ainsi le mouvement ».
Airbus note que Detumbler, qui ne pèse que 100 grammes, facilitera les futures missions comme ClearSpace-1 en éliminant l’élément chaotique d’un satellite en chute libre. Le premier test majeur de Detumbler aura lieu début 2024 dans le cadre d’une mission développée par la société aérospatiale française Exotrail. Il sera rattaché au nanosatellite Exo-0, construit par la société aérospatiale bulgare Endurostat. La mission consiste à effectuer une série de manœuvres « trébuchantes » pour tester la capacité de l’appareil à maintenir la stabilité du satellite.
Les politiques et exigences mises à jour de l’ESA réduiront la quantité de débris spatiaux
En 2002, le Comité interinstitutions de coordination des débris spatiaux (IADC) a publié les lignes directrices de l’IADC sur l’atténuation des débris spatiaux, qui ont servi de base aux lignes directrices des Nations Unies sur l’atténuation des débris spatiaux. Des normes internationales pour l’atténuation des débris spatiaux ont également été élaborées pour l’Organisation internationale de normalisation (ISO) et adoptées par la Communauté européenne de normalisation spatiale (ECSS). Ces lignes directrices garantissent des conditions de concurrence équitables pour la concurrence industrielle et un accès sûr à l’espace à l’avenir, et les experts de l’ESA soutiennent régulièrement leur développement.
Les politiques et exigences mises à jour de l’ESA réduiront la quantité de débris spatiaux générés par les activités de l’ESA. Elles sont entrées en vigueur en novembre 2023 et constituent également les premières étapes significatives de l’Agence vers la réalisation de l’objectif de la Charte Zéro Déchet. La nouvelle politique d’atténuation des débris spatiaux de l’ESA définit les rôles et les responsabilités au sein de l’ESA en matière d’atténuation des débris spatiaux. Mais l’espace est une ressource mondiale et les actions de l’ESA ne suffiront pas à elles seules. L’ESA a adopté une « approche zéro débris », décrite pour la première fois dans l’Agenda 2025, qui vise à limiter considérablement la production de débris sur les orbites terrestres et lunaires d’ici 2030 pour toutes les futures missions, programmes et activités de l’Agence.
Pour encourager d’autres à suivre une voie similaire, l’ESA a également contribué à l’élaboration de la Charte Zéro Déchet. La Charte a été élaborée par plus de 40 parties prenantes différentes du secteur spatial et constitue une initiative mondiale que toutes les organisations spatiales peuvent signer et s’engager en faveur de l’objectif commun d’un avenir sans déchets.
La politique explique comment les exigences de l’ESA en matière d’atténuation des débris spatiaux (voir ci-dessous) s’appliquent à toutes les missions achetées et gérées par l’ESA. Il introduit également un comité d’examen de l’atténuation des débris spatiaux, qui conseillera le directeur général de l’ESA, Josef Aschbacher, sur les activités qui pourraient ne pas être conformes, telles que la prolongation des missions existantes.
Les nouvelles exigences de l’ESA en matière d’atténuation des débris spatiaux s’appuient sur le système européen existant, en place depuis 2014, et introduisent un certain nombre d’exigences supplémentaires.
Ceux-ci inclus:
— la durée de la phase de retrait de l’orbite terrestre basse a été réduite de 25 à un maximum de cinq ans, compte tenu en outre du risque global de collision de la mission avec des débris spatiaux pendant cette phase de retrait et d’exigences plus strictes pour les constellations de satellites ;
— la probabilité de réussite de la destruction devrait être supérieure à 90 %, alors que les exigences pour les grands groupes deviennent de plus en plus strictes ;
— les objets spatiaux opérant dans des régions orbitales protégées non classées comme « à faible risque » doivent être équipés d’interfaces pour faciliter la maintenance par une mission active d’élimination des débris en cas de panne en orbite ;
Les exigences introduisent un nouvel ensemble d’exigences liées à l’évitement des collisions et à la coordination du trafic spatial, basées sur les meilleures pratiques actuelles telles que les délais de réponse aux avertissements de collision. Deux nouveaux défis liés à la prévention des débris spatiaux sur les orbites lunaires et aux interférences avec la radioastronomie et l’optique sont également abordés avec des exigences préliminaires qui continueront à être développées dans les années à venir.
Il s’agit notamment de technologies permettant une passivation réussie : l’épuisement de toutes les sources d’énergie restantes à la fin d’une mission par la combustion du moteur, la purge du carburant et/ou de la pression, l’épuisement de la batterie, etc. Ils incluent également des technologies d’élimination active des débris – en développant des missions pour éliminer les plus gros débris spatiaux avant qu’ils ne se brisent en nuages de débris dangereux, et en développant des interfaces pour les satellites afin de faciliter leur élimination au cours de telles missions.
Parallèlement, l’ESA développe également des technologies à utiliser au sol et en orbite pour améliorer notre capacité à suivre et à surveiller les débris spatiaux, par exemple en utilisant des lasers pour identifier et peut-être même éliminer les petits débris.
La station laser de l’ESA à Tenerife projette un laser vert dans le ciel
En novembre 2023, les nouvelles lignes directrices et la politique d’atténuation des débris spatiaux de l’ESA sont entrées en vigueur. Ils établissent des exigences plus strictes pour les missions de l’ESA, qui réduiront considérablement la quantité de débris supplémentaires qu’elles laissent en orbite et créeront un cadre pour atteindre la neutralité en matière de débris spatiaux.
1) Garantie d’une élimination réussie
Les missions de l’ESA doivent garantir l’élimination en toute sécurité des objets spatiaux par rentrée ou récupération à une altitude sûre avec un taux de réussite supérieur à 90 %. Les missions devraient également inclure des interfaces qui faciliteraient leur retrait de l’orbite en cas d’échec de l’autodestruction.
2) Amélioration du jeu orbital
Moins un objet passe de temps en orbite, moins il est susceptible d’entrer en collision avec un autre objet et de créer de nouveaux débris. La durée maximale passée sur des orbites terrestres basses protégées en fin de vie pour les nouvelles missions de l’ESA a été réduite de 25 ans à seulement cinq ans. Il existe également des exigences plus strictes pour les missions impliquant une constellation de satellites.
3) Évitez les collisions en orbite
L’évitement des collisions – éviter une collision potentielle avec un satellite – fait désormais partie intégrante des missions en orbite terrestre basse. En raison de la forte augmentation de l’activité spatiale et de la quantité croissante de débris en orbite, le nombre d’avertissements de collision reçus chaque semaine augmente également. À mesure que le risque de collision augmente, de meilleures stratégies d’évitement des collisions doivent être développées, en utilisant l’automatisation, la coordination du trafic spatial, de nouveaux protocoles de communication, etc.
4) Évitez les dommages internes
Il est nécessaire d’améliorer la surveillance de l’état des satellites et de mettre en œuvre des techniques de passivation robustes pour empêcher la destruction des satellites de l’intérieur.
5) Prévention des rejets intentionnels de débris spatiaux.
La libération intentionnelle d’éléments tels que des capuchons de protection, des capuchons d’objectif et des carénages de missiles doit être réduite au minimum.
6) Amélioration de l’évaluation des risques d’accidents sur Terre
Des outils et des méthodologies standardisés doivent être développés pour évaluer le risque d’incidents sur site lors de la rentrée dans les installations et pour vérifier que la mission est correctement conçue pour accueillir les décès en fin de vie.
7) Garantie d’un ciel sombre et calme.
Des mesures visant à minimiser l’impact des objets spatiaux sur l’astronomie optique et infrarouge, ainsi que sur la radioastronomie, doivent être identifiées et mises en œuvre pour maintenir un ciel sombre et calme.
8) Hors zones protégées
D’autres orbites, telles que celles utilisées par les constellations du Système mondial de navigation par satellite (GNSS) et les orbites lunaires, devraient également être prises en compte et protégées pour garantir leur durabilité à long terme. Des lignes directrices sur mesure sans débris devraient être formulées et appliquées au-delà de l’orbite terrestre basse et de l’orbite géostationnaire.