Déchets en orbite, les dangers!

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Depuis le premier objet envoyé au delà des nuages, la conquête spatiale nécessite d’utiliser de nombreux éléments qui deviennent inutiles et dangereux très rapidement.

Inutiles, mais surtout encombrants: Étages de lanceurs, propulseurs, outils perdus, épaves de satellites, autant d’objets qui tournoient dangereusement à moins de 2000 Km au dessus de nos têtes à des vitesses fulgurantes.

Pire, ces objets se heurtent et se divisent en milliers de morceaux de quelques millimètres à plusieurs mètres de diamètre. Incontrôlables pour la plupart, menaçants pour l’ISS et potentiellement inquiétants lorsqu’ils retombent sur Terre.

je vous propose un dossier complet sur la situation des déchets en orbite.

Les débris en orbite représentent une menace pour les quelques 1000 satellites commerciaux, militaires et civils qui orbitent autour de la planète, et qui font partie d’une industrie mondiale qui a généré 168 milliards de dollars de revenus l’an dernier, d’après les chiffres de la Satellite Industry Association.

La première collision spatiale au monde a eu lieu en 2009 lorsqu’un satellite de communications Iridium est entré en collision avec un satellite russe non-opérationnel à près de 900 kilomètres de la Sibérie, générant des milliers de nouveaux déchets en orbite.

La collision a fait suite à la destruction en 2007 par la Chine de l’un de ses satellites météo dans le cadre d’un test de missiles antisatellites.

La quantité de débris en orbite mesurée par le Réseau de Surveillance de l’Espace des Etats-Unis est passée de 9 949 objets catalogués en décembre 2006 à 16 094 en juillet 2011, avec environ 20% des objets provenant de la destruction du satellite FENGYUN 1-C de la Chine, d’après ce qu’a indiqué le Conseil de Recherche Nationale.

Le réseau de surveillance surveille les objets d’un diamètre de 10 centimètres environ.

Certains modèles informatiques montrent que la quantité de débris en orbite « a atteint un point culminant, avec actuellement suffisamment de déchets en orbite pour entrer en permanence en collision et créer encore plus de débris, faisant augmenter le risque de collisions dans l’espace » d’après ce qu’a déclaré le conseil de recherche dans un communiqué publié jeudi dans le cadre de son rapport de 182 pages.

« L’environnement spatial actuel devient de plus en plus dangereux pour les vaisseaux spatiaux et les astronautes » a déclaré Donald Kessler, ancien directeur du Programme pour les Débris en Orbite de la NASA.

Le groupe a fait plus d’une vingtaine de recommandations pour la NASA pour l’aider à limiter et améliorer l’environnement des déchets en orbite.

Le groupe propose ainsi de collaborer avec le Département d’Etat pour développer le cadre juridique pour l’enlèvement des déchets spatiaux.

Les principes juridiques actuels interdisent aux pays par exemple de collecter des objets spatiaux d’autres pays.

« Le problème des débris spatiaux est similaire à de multiples autres problèmes environnementaux caractérisés par des différences significatives entre les dégâts à court et à long terme pour la société » indique l’étude.

Les types de déchets: (car si on les appelle débris, il sont surtout des déchets)

On trouve plusieurs types de déchets en orbite:

Les plus gros, les lanceurs (environs 2000):

étant les étages supérieurs des lanceurs qui contiennent des moteurs et des réservoirs d’ergols. Chaque lancement ajoute un étage supérieur de lanceur aux déchets spatiaux. 1.899 étages supérieurs de lanceurs étaient surveillés par l’US Space Surveillance Network le 24 novembre 2010.

On trouve aussi ces nuages d’alumine résidus des propulseurs:

Étalés depuis l’orbite géostationnaire jusqu’aux orbites les plus basses, principalement des particules, mais on trouve aussi des scories résiduelles mesurant plusieurs centimètres.

En décembre 1996, au retour d’une mission de 19 jours, deux hublots de la navette Columbia présentent des impacts de particules et doivent être remplacés. L’analyse des résidus révèle que trois impacts ont été provoqués par des particules d’alumine.

En 1997, une étude américaine évalue leur proportion à 86% sur un total de 1.000 points d’impacts relevés sur le Long Duration Exposure Facility (LDEF), un satellite scientifique de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) resté en orbite d’avril 1984 à janvier 1990 pour y réaliser des expériences, puis récupéré par la navette spatiale Columbia. Selon la NASA, les particules d’alumine issues de la combustion volontaire ou accidentelle des moteurs à poudre peuvent être estimées à plusieurs milliards.

Elles sont capables de mettre en danger les astronautes en mission extra-véhiculaire et de perforer les panneaux solaires.

On peut également noter dans ces débris ceux «dits» d’exploitation:

Qui sont les outils perdus ou échappés, des sangles, des boites l’un des tout premiers fut probablement le gant que Ed White perdit en 1965, et qui resta en orbite un mois avant de retomber dans l’atmosphère.

Les débris inquiétants, issus des satellites hors d’usage ( environs 2500):

L’espérance de vie d’un satellite va de quelques semaines à une quinzaine d’années, en fonction de son orbite (plus il est haut et plus sa longévité s’accroît), de son carburant embarqué, et des manoeuvres qu’il doit effectuer.

Si aujourd’hui les agences spatiales, sensibilisées au problème tentent de créer une descente programmée, une grande partie des satellites hors d’usage restent livrés à eux-mêmes.

Les déchets de fragmentation:

Dus aux contraintes thermiques, et aux rayonnements les réservoirs d’ergols contenant des résidus ont un fort risque d’explosion, L’une des plus importantes explosions s’est produite le 19 février 2007 au-dessus de l’Australie, lorsqu’un propulseur Briz-M s’est désintégré avec ses réservoirs de 5 t d’ergols presque pleins. Cet élément supérieur d’une fusée russe Proton lancée le 28 février 2006 avait été abandonné avec sa charge, le satellite Arabsat-4A, après qu’un dysfonctionnement ait conduit à l’arrêt du moteur au bout de quatre minutes de poussée.

Au moins 1.100 déchets de plus de 10 cm en ont résulté. 92 sont déjà rentrés dans l’atmosphère, dont 88 en 2010. Une panne similaire est arrivée le 14 mars 2008 au propulseur Briz-M qui transportait le satellite Americom AMC-14. Chargé lui aussi d’une grande quantité d’ergols, le propulseur pourrait exploser dans un futur proche.

Plus de 200 explosions ont déjà été détectées.

Reste encore les collisions accidentelles, Le 17 janvier 2005, une collision a été détectée à 885 km d’altitude au-dessus de l’Antarctique entre l’un des 300 déchets issus de l’explosion en mars 2000 du troisième étage d’une fusée CZ-4 chinoise, et le troisième étage abandonné d’un lanceur américain Thor.7 Ce dernier était en orbite depuis 31 ans.

La plus grave des collisions est récente : le 10 février 2009 les satellites américain Iridium 33 (560 kg, en activité) et russe Kosmos 2251 (900 kg, hors d’usage) se percutaient à une vitesse de 42.120 km/h à 790 km d’altitude au dessus de la Sibérie. Le choc dispersa 521 morceaux d’Iridium 33 et 1.267 morceaux de Kosmos 2251 de plus de 10 cm. A la date du 31 décembre 2010, 74 déchets de Kosmos 2251 et 37 déchets d’Iridium 33 étaient retombés dans l’atmosphère, et des milliers d’éclats détectables de l’explosion sont encore en orbite sans pouvoir dénombrer les éclats inférieurs à 10 cm. Outre les 72 satellites de communications de la constellation Iridium, cette région de l’espace est parcourue par 3.300 autres objets inutiles qui s’assimilent à des déchets.

Les destructions volontaires, au moins 56 destruction depuis 1965. La Chine est un pays d’exception, elle détient un record tristement absolu, avec seulement 103 satellites actifs ou en fin de vie, elle porte à elle seule 3492 déchets «traçables» soit 22% des déchets d’orbite basse.

Assez inquiétant tout de même, non?

Si le risque de voir un jour nous tomber sur la tête une tuyère de fusée, un réservoir de satellite ou un panneau est peu aussi fréquent que de gagner au loto (certains gagnent quand même), l’inquiétude que je ressent concerne surtout la sécurité des astronautes qui risquent réellement leur vie au décollage, à l’atterrissage, mais également tout au long de leur séjour céleste.

A ce listing inquiétant, peut-on donner des chiffre?

Les seules sources disponibles sont celles données par le spacetrack qui dépend de l’USSTRACTCOM et l’association UCS en recoupant leurs données, on obtient donc le chiffre de 15.126 objets, dont 2.523 Satellites Hors d’Usage, 1.901 étages supérieurs de lanceurs et 10.702 déchets.

A cela, n’oublions pas que viennent s’ajouter tous les débris de moins de 10 cm, et qu’on ne peut pas suivre, car peu ou pas visibles, ils restent néanmoins dangereux pour les hommes de la station spatiale.

Quand on sait qu’une simple écaille de peinture peu endommager un hublot en revenant vers lui, on imagine quels dégâts résultent de l’impact d’un élément de la taille d’une bille, d’un briquet ou d’une souris de bureau. Ces objet sont estimés à environs 600 000 par l’USTRACTCOM qui reste capable de suivre des objets de 5 cm, selon certaines conditions, mais dont les données détaillées restent cependant confidentielles.

Toujours dans cette estimation 135 000 000 d’objets de moins de 1 cm gravitent entre les orbites basses et géostationnaires. Si la plupart de ces infimes objets ne font pas courir de risques aux véhicules, les hommes par contre pourraient être mortellement touchés par ces micro-projectiles d’aluminium lors de leurs sorties extra-véhiculaires, car pour rappel, une sphère d’aluminium de 1,3 mm lancée à 10 km/seconde possède la même énergie cinétique qu’une balle de 22 long-rifle, ou encore d’une boule de pétanque lancée à 100 km/h.

A ce jour aucun système n’existe pour récupérer ces débris orbitaux, leur coût de récupération élevé ne semble pas motiver les constructeurs à trouver un moyen de récupérer ces déchets.

Les éboueurs de l’espace n’existent tout simplement pas.

Quelles seraient les solution?

Garder une certaine quantité d’ergols pour le propulser hors de l’orbite terrestre (réduction de son utilisation, et donc moins rentable, et puis surtout, pour simplement polluer plus loin???

Les récupérer en vol? Séduisant, mais comment (dans l’hypothèse ou une navette serait conçue pour ça), ferait-elle pour se frayer un passage entre les satellites actifs, et les millions de débris qui les suivent et les croisent? Notre pauvre navette aurait vite fait de faire partie de ces débris spatiaux…

Alors faute de mieux, on assiste à ce bowling orbital, un strike satellitaire, un spare atmosphérique, les Gaulois étaient visionnaires, le ciel pourrait fort bien un jour nous tomber sur la tête.

Pour le suivi et la prédiction de trajectoire, En France, c’est la Direction générale de l’armement (DGA) et le CNES qui assurent le suivi, sous la direction de l’armée de l’air. Les radars de la DGA et de l’armée de l’air fournissent les mesures de trajectoire qui permettent au CNES de calculer les prévisions de retombée du satellite. Mais l’incertitude sur l’endroit reste, en général, de l’ordre de plusieurs milliers de km.

Dernier suivi du cnes, ici. Le cnes, à également mis en ligne un site sur les débris, les risques et les solution, vous pouvez le consulter ici

Vous pouvez télécharger le dossier complet (65 pages) au format pdf que je vous ai mis de côté ici