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TEMPS DE LECTURE : 7 MINUTESÀ Toulouse, le CNES veille sur une menace invisible

C’est à Toulouse, au Centre national d’études spatiales (CNES), que l’on surveille les débris spatiaux. Fin 2016, plus de 24 000 objets «non manœuvrables» de plus de 10cm gravitaient autour de la Terre. Des méthodes existent pour lutter contre cette pollution humaine mais elles se heurtent aux contraintes technologiques, budgétaires et diplomatiques.

Certains débris spatiaux ne se désintègrent pas totalement en entrant dans l’atmosphère – Photo Kevin Figuier, Aparté.com

 

Le nombre peut donner le tournis. Au-dessus de nos têtes, à 120 km —au-delà de la ligne de Kármán—, il n’y a pas moins de 160 millions de débris. Ces derniers peuvent mesurer «de la taille d’un micron» à celle «d’un bus anglais», explique Pierre Omaly, expert en débris et surveillance de l’espace au CNES. Un débris spatial, «c’est un objet non naturel et qui ne peut être manœuvré», poursuit encore le spécialiste. Parmi ces objets, ceux qui ont «échappé» des mains des astronautes pendant les sorties extra-véhiculaires. «Mais c’est anecdotique», tient à préciser l’expert. On y trouve également des étages de fusée restés en orbite, des boulons, des rejets de carburant mais aussi des «morceaux de protections thermiques»… en bref, tout ce qui pourrait s’échapper ou se détacher d’un satellite.

Le sujet occupe les agences spatiales, car la multiplication des débris présente un risque de collisions de plus en plus concret pour les satellites. La vitesse de déplacement des objets en orbite peut induire la destruction d’un satellite si celui-ci entrait en collision avec un autre objet. «Avec une vitesse de déplacement de 7 km à la seconde, le moindre gramme de particule peut avoir des conséquences catastrophiques», juge l’expert du CNES. «Une bille peut faire exploser un satellite avec la vitesse relative de l’impact».

En 2007, la destruction volontaire du satellite Fengyun-1C par la Chine, qui souhaitait tester un système anti-missile, a produit 2000 débris suffisamment gros pour être repérés. Deux années plus tard, la collision accidentelle entre Iridium 33 et Cosmos 2251 a provoqué la destruction des deux satellites —dont l’un était encore opérationnel— et a engendré près de 2000 nouveaux débris. Ces deux évènements ont permis une prise de conscience pour les agences spatiales d’un phénomène qui peut être exponentiel. Un phénomène théorisé dès 1978 par le syndrome de Kessler.

 

/// Pour aller plus loin : Le site stuffin.space permet de visualiser les objets en orbite (satellites opérationnels, étages de fusée, gros débris). À 35 700 km d’altitude, on distingue clairement l’orbite géostationnaire, où une collision aurait des conséquences pour de nombreux satellites.

 

Dans le cadre des vols habités, tels que l’ISS, le risque est connu et évidemment pris en compte. Les modules de la Station sont dimensionnés pour pouvoir résister aux impacts des plus petits débris et qui sont difficilement détectables par les radars. Les astronautes peuvent régulièrement constater l’apparition d’impacts sur les hublots ou sur les parois extérieures lors de sorties extravéhiculaires. Des panneaux en gel ont été installés afin de répertorier ces impacts et permettent de produire des statistiques plus fiables sur les débris qui se situent sur l’orbite de la Station.

Pour les objets les plus gros, les collisions peuvent être anticipées avec plusieurs jours, ce qui laisse le temps à l’ISS de procéder à une «manœuvre d’évitement». Néanmoins, si la détection intervient trop tard pour entreprendre une «manœuvre d’évitement», l’équipage de la Station verrouille tous les sas et isole les différents modules afin de prévenir une dépressurisation totale de la Station. Les membres partent ensuite se réfugier à bord du/des véhicule(s) Soyouz afin d’être prêts à un retour d’urgence si la collision endommage de manière irréversible l’ISS.

La préoccupation du moment se trouve précisément être une station spatiale. Non pas l’ISS, mais la première station chinoise, Tiangong 1, qui est hors de contrôle depuis mai 2016. Les données orbitales indiquent que Tiangong 1 devrait rentrer dans l’atmosphère en janvier ou février 2018, mais il est impossible d’en prévoir l’instant et la position avec certitude. Les communautés spatiales suivent la situation avec attention, d’autant que des débris de la station devraient atteindre la surface terrestre.

 

Pierre Omaly – Photo Kevin Figuier, Aparté.com

 

Si la retombée sur Terre de débris spatiaux est possible, elle reste néanmoins limitée. «On estime que 10% de la masse d’un objet résiste à l’atmosphère et arrive au sol», juge Pierre Omaly. On peut donc retrouver des morceaux de satellites après leur désintégration dans l’atmosphère, mais ils n’excéderont pas une dizaine de centimètres ce qui peut être différent pour des morceaux de lanceurs (gros réservoirs). Au-delà des débris, les composants et combustibles contenus dans un satellite peuvent provoquer une pollution lors de la retombée. Le cas le plus grave est probablement la chute au Canada de Cosmos 954, un satellite espion soviétique équipé d’un générateur nucléaire. Aujourd’hui, les matériaux radioactifs sont exclus de la majorité des satellites civils. Reste alors des composants comme le lithium (batteries) ou des ergols résiduels, qui peuvent conduire à une pollution locale limitée.

Pour limiter les risques, en orbite comme sur Terre, la France a adapté sa législation en 2008 avec la loi sur les opérations spatiales (LOS). Ce texte impose aux opérateurs de satellites de prévoir une rentrée atmosphérique de leurs satellites dans les 25 ans qui suivent la fin de leur exploitation, afin de ne pas accroitre l’inventaire des débris orbitaux. La LOS fixe également des exigences techniques dans la conception des satellites afin de limiter l’apparition de nouveaux débris si une collision venait à se produire. «Avant de dépenser de l’argent pour aller retirer des gros objets, arrêtons d’en mettre !», résume Pierre Omaly. Depuis Toulouse, son travail consiste à s’assurer de l’efficacité de la LOS et d’en proposer des améliorations, ainsi que de chercher des outils ou pratiques permettant de s’y adapter.

Justement en pratique, cette loi française s’applique à tous les satellites tirés depuis le Centre spatial guyanais. Si un pas en avant unilatéral ne peut résoudre à lui seul le problème, il a le mérite de proposer un début de solution. Mais la prise de conscience se doit d’être internationale pour que des réponses appropriées soient apportées. En parallèle du volet législatif, les agences spatiales tentent de mettre au point des méthodes pour récupérer des débris en orbite (en anglais, active debris removal). Le satellite RemoveDEBRIS de l’université de Surrey devrait réaliser dans les années à venir une démonstration de récupération en orbite par l’intermédiaire de filet et de harpon. Ce genre de technologies pose d’autres sortes de problématiques. En effet, si un État acquiert la capacité à retirer des débris orbitaux, il pourrait se servir de cette même technologie pour aller intercepter un satellite adverse. Cette sensibilité explique l’aspect souvent secret que revêtent les recherches dans ce domaine.

 

Une nouvelle ère

Le déploiement de constellations privées, telles que OneWeb (avec 648 micro-satellites) ou SpaceX (près de 4 000 micro-satellites), va donner du fil à retordre à cette problématique. D’une part, ces projets vont mettre beaucoup d’objets en orbite avec un risque non négligeable de collisions et des reliquats des lancements. Mais d’autre part, le développement de ces projets amène ces opérateurs à apporter une attention particulière à la gestion des débris. En effet, la panne ou la destruction d’un satellite aurait de lourdes conséquences pour le reste de la constellation et ces opérateurs ne veulent pas courir le risque (financier). «Les industriels sont très proactifs et pragmatiques explique l’expert du CNES ; Pour conserver l’intégrité de leur constellation et minimiser le risque de collision, ils affirment de s’astreindre à des normes plus contraignantes que celles prévues par la loi».

Au final, la question des débris spatiaux peut être mise en parallèle avec la situation du réchauffement climatique. Si les deux phénomènes sont indépendants, ils ont tous les deux de lourdes implications sur l’avenir des pratiques et des activités humaines. La prise de conscience fut longue et les acteurs du spatial ne sont pas tous disposés à agir drastiquement pour limiter le phénomène. Néanmoins, la coopération internationale se met en marche et les agences spatiales sont particulièrement attentives au sujet. Les pratiques de lancement et d’opérations orbitales évolueront en conséquence dans les années à venir. Et tant mieux.

Clément Gruin et Kevin Figuier

Article rédigé par Kevin Figuier

Sur les Internet et sur papier.

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