L’orbite terrestre est de plus en plus encombrée.
L’année dernière, un nombre record de 2 409 objets ont été envoyés en orbite, dont la majeure partie étaient des satellites installés dans la région de plus en plus encombrée jusqu’à 1 200 milles au-dessus de la surface de notre planète, connue sous le nom d’orbite terrestre basse. Plus de 2 000 autres satellites les ont rejoints jusqu’à présent cette année, selon l’Index en ligne des objets lancés dans l’espace extra-atmosphérique de l’ONU. À mesure que la présence d’objets artificiels en orbite augmente, l’accumulation de débris ou de débris spatiaux augmente également – ainsi que le risque de collision. S’occuper des déchets existants et empêcher leur croissance incontrôlée est devenu impératif, mais c’est un problème qui n’a pas de solution simple.
Actuellement, le réseau de surveillance spatiale du ministère américain de la Défense suit plus de 25 000 objets mesurant plus de 4 pouces de large, dont la plupart sont concentrés en orbite terrestre basse, et on estime qu’il existe encore des millions d’objets plus petits qui sont encore plus difficiles à localiser. Cela inclut tout, depuis les satellites défunts et les fragments de vaisseaux spatiaux jusqu’aux objets aussi petits qu’un éclat de peinture, qui peuvent tous endommager d’autres équipements en raison des vitesses extrêmes auxquelles les objets en orbite se déplacent. Jusqu’à présent, aucune mission n’a réussi à retirer les débris existants de l’orbite. Les propositions visant à éliminer ces débris se répartissent en deux grandes catégories (et imparfaites) : les pousser plus loin de la Terre vers des orbites de cimetière où ils présentent moins de risques, ou les tirer vers la Terre où ils se désorbiteront et brûleront dans l’atmosphère.
Un de ces systèmes est en cours de développement et de test par Astroscale. La société, dont le siège est au Japon, a démontré une tactique de capture et de libération magnétique en 2021 avec sa mission ELSA-d, qui simulait la stratégie en utilisant un satellite supplémentaire qu’elle avait apporté avec elle comme faux débris. Dans un scénario réel, son aimant se fixerait sur les débris flottant dans l’espace et les entraînerait vers la désorbite. Astroscale vend ses propres plaques d’accueil que les opérateurs de satellites peuvent apposer sur leur équipement avant les lancements, afin qu’elles puissent être facilement retirées après la fin d’une mission. L’entreprise s’est associée à la société britannique OneWeb pour tester son fonctionnement et prévoit d’effectuer une démonstration de suppression complète à l’aide de l’un des satellites Internet de l’entreprise en 2025 dans le cadre de la mission ELSA-M.
Astroscale lancera également bientôt son vaisseau spatial ADRAS-J en partenariat avec l’agence spatiale japonaise JAXA, pour démontrer la capacité d’approcher et d’inspecter en toute sécurité une cible réelle avant de futures tentatives de retrait. Et il se prépare pour une mission distincte baptisée COSMIC qui utilisera un bras robotique pour saisir des objets en orbite, visant cette fois deux satellites britanniques morts. Cela devrait être lancé dans les prochaines années.
L’Agence spatiale européenne a également chargé la startup suisse ClearSpace d’une mission d’élimination des déchets dont le lancement est prévu en 2026. Il s’agira de la première mission à réellement retirer un véritable débris de l’orbite, plutôt que d’effectuer une capture simulée. Ironiquement, la cible de la mission ClearSpace-1 – un étage supérieur de fusée d’environ 250 livres surnommé Vespa – a été frappée par des débris non suivis en août. L’événement a créé davantage de débris, mais l’ESA affirme avoir laissé l’objet intact et toujours en position de capture. ClearSpace tentera de s’accrocher à Vespa à l’aide d’une griffe robotique géante, et les deux se désorbiteront ensemble, finissant par brûler tous les deux dans l’atmosphère terrestre.
Les chercheurs ont également expérimenté l’utilisation de harpons et de filets pour attraper des objets flottant dans l’espace. La première mission visant à démontrer ces techniques actives d’élimination des débris s’appelait RemoveDEBRIS, lancée en 2018. En 2018 et 2019, l’engin a effectué avec succès une simulation de capture de débris en tirant un filet et en piégeant une cible factice, et en tirant un harpon sur un cible pour la percer et s’y accrocher. L’entreprise à l’origine du projet – Surrey Satellite Technology – ne semble pas avoir prévu de missions de suivi.
Une analyse coûts-avantages publiée l’année dernière par la NASA a noté que les avantages de remorqueurs spatiaux comme ceux-ci pourraient dépasser leurs coûts initiaux en quelques décennies, mais que l’utilisation de lasers spatiaux ou au sol pour pousser les débris hors de l’orbite pourrait même s’effondrer beaucoup plus tôt. . Les lasers peuvent déplacer des objets soit grâce à l’impulsion de leurs photons, soit grâce à un processus appelé ablation, dans lequel une poussée est générée lorsque le laser vaporise des morceaux de débris. Ce dernier en particulier pourrait être utilisé pour des objets petits et grands, soit pour désorbiter des débris, soit pour déplacer des éléments traçables hors du chemin d’un autre satellite afin d’éviter une collision.
« Le processus d’ablation laser et de pression photonique induit un changement de vitesse dans les débris cibles, ce qui finit par modifier la taille et la forme de leur orbite », a déclaré Hang Woon Lee, ingénieur à l’Université de Virginie occidentale, à qui la NASA a récemment accordé jusqu’à trois ans de financement. pour des recherches sur cette tactique. Cela pourrait signifier « éviter des événements potentiellement catastrophiques », a-t-il déclaré. L’utilisation simultanée de plusieurs lasers, au lieu d’un seul faisceau, pourrait produire des effets encore plus importants.
D’autres encore étudient les moyens de recycler les débris spatiaux, à la fois pour réduire les déchets et pour limiter le recours aux rentrées pour leur élimination. Bien que la réentrée soit l’une des méthodes d’élimination privilégiées, elle n’est pas entièrement dénuée d’effets secondaires, qui n’ont pas encore été bien étudiés. Les scientifiques ont commencé à s’exprimer sur les effets potentiels d’appauvrissement de la couche d’ozone liés à la désintégration d’un grand nombre de satellites dans l’atmosphère terrestre, qui libèrent des polluants comme l’aluminium et les oxydes d’azote. On s’inquiète également de la pollution nocive de l’océan, où finissent les pièces des vaisseaux spatiaux qui ne se brisent pas complètement.
Des entreprises comme Neumann Space et CisLunar Industries développent des moyens de faire fondre les pièces métalliques des débris spatiaux et de réutiliser ces matériaux comme combustible. Le Neumann Drive du premier convertit des tiges métalliques en plasma pour générer une poussée, et a récemment été intégré pour la première fois à un satellite pour commencer les tests du système dans l’espace. CisLunar, d’autre part, développe la technologie nécessaire pour créer ces barres de combustible métalliques, ainsi que d’autres matériaux qui pourraient être réutilisés pour soutenir d’autres missions.
Aux États-Unis, les décideurs politiques commencent à sévir contre les entités commerciales contribuant à la pollution. La FCC a infligé sa toute première amende pour les débris spatiaux début octobre et a révisé ses lignes directrices l’année dernière pour les opérations en orbite terrestre basse, avec un nouveau mandat stipulant que les satellites en orbite basse doivent être mis hors orbite dans les 5 ans suivant la fin de leur orbite. missions. La Federal Aviation Administration (FAA) envisage également des politiques plus strictes et a proposé une nouvelle règle en septembre qui obligerait les opérateurs de lancements commerciaux à mettre en place un plan pour retirer les étages supérieurs des fusées de l’orbite dans des délais fixés, de 30 jours à 25 ans. selon les circonstances.
Grâce à l’accélération rapide des activités spatiales commerciales dans les années 2020, nous avons vu un nombre sans précédent de nouveaux satellites arriver en orbite, et de nombreux autres sont encore en route. Avec davantage de fournisseurs de lancement sur place et l’innovation dans les systèmes de lancement réutilisables, dirigée par SpaceX avec ses fusées Falcon 9, les lancements sont devenus moins coûteux et plus réalisables. Et la concurrence pour fournir une connectivité Internet spatiale au moyen de « mégaconstellations » satellitaires s’intensifie ; La flotte Starlink de SpaceX compte désormais environ 5 000 satellites, Amazon vient de lancer les deux premiers prototypes de ses éventuels 3 200 satellites du projet Kuiper et OneWeb a placé plus de 600 satellites en orbite début 2023.
Les scientifiques mettent depuis longtemps en garde contre les réactions en chaîne potentiellement catastrophiques que pourraient provoquer les débris spatiaux si on les laisse devenir incontrôlables. Dans les années 1970, les scientifiques de la NASA Donald Kessler et Burton Cour-Palais affirmaient dans un article que les débris rampants pourraient provoquer des collisions qui, à leur tour, créeraient davantage de débris et provoqueraient davantage de collisions. Le risque d’impacts entre satellites augmente également à mesure que davantage de satellites sont mis en orbite. Nous avons déjà eu un aperçu du désastre que cela pourrait être. En 2009, un satellite commercial Iridium 33 est entré en collision avec un satellite militaire russe disparu depuis longtemps, Cosmos 2251, créant près de 2 000 gros débris.
La destruction massive des satellites aurait de graves conséquences, tant dans l’espace que sur Terre. Cela pourrait interférer avec les activités scientifiques et l’exploration spatiale et menacer la sécurité des astronautes à bord de la Station spatiale internationale. Cela perturberait également les communications sur le terrain, supprimant les principales sources de connectivité Internet et cellulaire, ainsi que le GPS. Les services météorologiques sur lesquels nous comptons depuis longtemps seraient interrompus.
Plus de la moitié de tous les satellites jamais envoyés en orbite sont toujours là-haut, la plupart d’entre eux étant inactifs. « Imaginez à quel point la navigation en haute mer serait dangereuse si tous les navires perdus dans l’histoire dérivaient encore au-dessus de l’eau », a déclaré le directeur général de l’ESA, Jan Wörner, en 2019, lors de l’annonce de ClearSpace-1. « C’est la situation actuelle en orbite, et cela ne peut pas continuer. »