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Face aux risques des débris spatiaux, les bonnes pratiques peuvent-elles suffire ?

Publié le 21 février 2020
Dans l'espace, des milliers de déchets gravitent autour de la Terre. Ces débris sont généralement relâchés par des satellites. Quelles conséquences ces débris peuvent-ils avoir sur la Terre ou dans l'espace ?
Olivier Sanguy est spécialiste de l’astronautique et rédacteur en chef du site d’actualités spatiales de la Cité de l’espace à Toulouse.
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Dans l'espace, des milliers de déchets gravitent autour de la Terre. Ces débris sont généralement relâchés par des satellites. Quelles conséquences ces débris peuvent-ils avoir sur la Terre ou dans l'espace ?

Atlantico.fr : Nous savons que dans l'espace, des milliers de déchets gravitent autour de la Terre. Quels sont les déchets que l'on peut trouver dans l'espace ? Proviennent-elles uniquement de la Terre ? 

Olivier Sanguy : Les débris spatiaux sont clairement la conséquence des activités spatiales de notre civilisation. Ce qu’il faut comprendre avant tout, c’est que la notion de débris spatial ou de déchet orbital recouvre des objets très différents en nature comme en taille. On a ainsi des étages de fusée qui ont fini leur mission, des satellites entiers qui ne sont plus contrôlables en raison d’une panne ou de la fin de leur vie opérationnelle jusqu’à des petits morceaux d’engins spatiaux de quelques millimètres. Lorsque l’ère spatiale a commencé, on n’était pas conscient du problème et on a ainsi créé de nombreux déchets. Fort heureusement, les agences spatiales ont assez vite constaté que les impacts que subissaient les satellites (ou les vaisseaux habités !) sur orbite n’étaient pas du seul fait de micrométéorites (qui elles sont naturelles), mais aussi causé par la pollution que nous avons engendrée. Un ensemble de bonnes pratiques a donc été décidé. Aujourd’hui, quand on lance un satellite, on fait considérablement moins de débris qu’avant. Les étages de fusée sont passivés, c’est-à-dire que leurs réservoirs sont vidés et on cherche à les faire rentrer dans l’atmosphère où ils vont brûler au lieu d’encombrer l’orbite. Pour les satellites, on s’attache à gérer leur fin de vie en les envoyant en fin de mission vers une orbite cimetière ou en les faisant eux aussi brûler dans l’atmosphère.

Combien de temps les débris mettent-ils mettre à se désagréger et disparaître ? Est-ce que tous les déchets disparaissent ?

Tout dépend de la taille de l’objet et de son orbite. On estime qu’un débris à 300 km d’altitude mettra 3 mois pour descendre suffisamment bas afin de se consumer dans l’atmosphère. Le délai est on le voit assez court. Mais dès 600 km, un altitude assez courante pour les satellites d’observation de la Terre, le délai passe à 10 ans. Et à 1 000 km, comptez 1 000 ans ! Donc, en effet, tous les déchets ne disparaissent pas avant de poser un problème.

Quels sont les scénarios-catastrophes que l'on peut avoir si ce fléau n'est pas résolu dans les années à venir ? Quelles conséquences ces débris peuvent-ils avoir sur la Terre ou même au sein de l'espace ? 

Il y a un scénario catastrophe bien connu qui s’appelle le syndrome de Kessler, du nom de l’astrophysicien américain qui l’a étudié pour la NASA. Le principe est celui d’une réaction en chaîne. Donc, si un objet important est détruit, il génère tellement de débris que ceux-ci vont impacter d’autres satellites qui éjecteront d’autres débris et ainsi de suite jusqu’à ce l’orbite terrestre devienne impraticable du fait de la probabilité très élevée de collisions destructrices. La situation actuelle estimée est de 34 000 objets de plus de 10 cm sur orbite terrestre. Le chiffre montre à 900 000 pour les objets (débris) de 1 à 10 cm et dépasserait les 100 millions pour ceux de moins de 1 cm. Cela peut sembler effrayant, mais n’oublions pas que l’orbite terrestre est vaste et s’étend en altitude. Néanmoins, les collisions sont une réalité. Les satellites et surtout les engins habités sont par exemple conçus pour supporter l’impact d’objets jusqu’à 1 cm. Au-delà, le «blindage» serait trop massif. Pour les débris les plus gros, leur détection radar permet de programmer des manœuvres d’évitement. De temps à autre, la Station Spatiale Internationale accomplit ainsi une petite manœuvre pour éviter un objet, plus exactement pour augmenter la distance de passage afin qu’elle reste dans les normes de sécurité édictées. Après, il y a ce qui est trop gros pour le blindage et trop petit pour les radars… Cela fait partie des risques inhérents au spatial. En fait, ce qu’on craint avec les débris n’est pas forcément un syndrome de Kessler, mais plutôt une multiplication qui fait qu'on arrive à un nombre de collisions tel que la rentabilité des opérations spatiales baisse fortement. Si au lieu de fonctionner 15 ans, un satellite est détruit par une collision au bout de seulement quelques années, l’impact économique sera tangible. En ce qui concerne la Terre, le risque est extrêmement faible. La plupart des engins envoyés sur orbite brûlent intégralement dans l’atmosphère avant d’atteindre le sol. Les plus gros subissent idéalement une rentrée contrôlée où les parties qui n’auraient pas été consumées toucheront notre planète dans une zone inhabitée, souvent une région du Pacifique sud.

Enfin, quelles solutions existent afin de ne pas faire de l'espace, une gigantesque poubelle créée à nouveau par l'homme ? 

La première solution est celle des bonnes pratiques évoquées plus haut. Il s’agit donc de réduire fortement le nombre de nouveaux débris. Je rappelle à titre d’exemple que l’agence spatiale française CNES suit des directives strictes et s’oblige à gérer la fin de vie de ses satellites autour de la Terre sur orbite basse en programmant leur entrée dans l’atmosphère tant qu’ils sont contrôlables. Mais pour beaucoup de spécialistes du sujet, cela ne suffit pas et il faut passer à une logique de nettoyage, c’est-à-dire mener des missions chargées de retirer des débris, notamment le plus dangereux ou ceux susceptibles d’en créer d’autres. Plusieurs essais ont été menés afin d’identifier les techniques les plus efficaces. Cela va du tir laser au filet pour saisir les déchets. L’Agence Spatiale Européenne (ESA) va prochainement mener une mission innovante avec ClearSpace-1. Ce petit satellite va s’accrocher à un adaptateur utilisé pour un lancement et qui orbite entre 660 et 800 km. L’objet visé qui s’appelle VESPA pour VEga Secondary Payload Adapter présente quand même une masse de 100 kg. Une fois solidaire de sa cible, ClearSpace-1 mettra sa propre propulsion en route afin de se diriger vers notre atmosphère avec VESPA et les deux y brûleront ensemble (voir cet article). On constate donc que la problématique des débris est identifiée et que les solutions sont en cours de mise au point. Ce tableau qui peut paraître très encourageant se heurte toutefois à la multiplication annoncée des constellations dotées de milliers de satellites notamment pour la connectivité Internet. Le risque induit par un tel nombre d’objets sur orbite reste à évaluer.

Les commentaires de cet article sont à lire ci-après
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zelectron
- 21/02/2020 - 14:05
et les autres ?
Il n'y a QUE la NASA !