Chute de débris spatiaux : le point !

Nouvelle chute de débris spatiaux :

En mai 2012, je publiais un article sur les dangers des déchets en orbite, aujourd’hui avec la chute au Zimbabwé de débris d’une fusée lancée il y a 40 ans, il est temps de faire un point sur cette menace des encombrants du ciel. debris de fusée au zimbabwé On apprend sur le site Bulawayo que 3 gros morceaux de fusée sont tombés sur le Zimbabwé, en voici la traduction en synthèse que nous propose Rianovosti : Trois débris spatiaux de grande taille sont tombés à la mi-juillet au Zimbabwe, un expert estime qu’il s’agit de fragments d’une fusée américaine lancée en 1975, rapportent les médias locaux. Selon le journal Bulawayo24, deux objets métalliques ont été retrouvés à la mi-juillet dans le district de Mhondoro et le troisième dans celui de Chikomba. L’objet qui est tombé dans un village du district de Mhondoro est un cylindre d’aluminium de 1,8 m de diamètre et long de 3 m, qui ressemble à une fusée. Les deux autres débris sont des objets sphériques de plus de 10 kilogrammes dont l’un a heurté le sol non loin des habitations.

Jonathan McDowell, du Centre ad’astrophysique Harvard-Smithsonian, estime qu’il s’agit de fragments du deuxième étage de la fusée américaine Delta. Cette fusée a placé le satellite de télécommunications franco-allemand Symphonie 2 en orbite géostationnaire le 27 août 1975. M.McDowell note que les dates de découverte des objets mystérieux correspondent aux dates prévues par les militaires américains pour l’entrée dans l’atmosphère terrestre des fragments de Delta.

Une preuve visible en apesanteur :

Un observateur victime de son travail, moins d’un mois après son lancement, NEE-01 Pegasus un petit satellite fabriqué par l’Agence spatiale civile équatorienne (EXA) a été heurté par le réservoir d’une fusée russe S14 lancée en 1985. La collision s’est produite dans la nuit du 22 au 23 mai à la verticale de l’océan Indien, à 1500 Km d’altitude. Selon l’EXA, le satellite n’a pas été totalement détruit par l’impact mais il est entré en rotation incontrôlée ce qui l’empêche de s’aligner avec l’antenne de la station terrienne ou il doit envoyer ses données.NEE-01 Pegasus, fait partie de la classe des nanosatellites, il mesure 10 cm² de côté pour un poids de moins de 1,2 Kg. Il n’a fonctionné que sept jours durant lesquels il a envoyé des photos et des vidéos de la Terre vue de l’espace grâce à son EarthCam. C’était un des seuls satellites à offrir ce service au grand public. Les quelques vidéos envoyées par le satellite peuvent être visionnées:

Une vingtaine d’autres vidéos sont disponibles ici .

Le fait s’est déjà produit avec d’autres appareils dont voici les principaux impacts qui ont générés la majeure partie des débris actuels: 

Décembre 1991: le satellite inactif russe Cosmos 1934 heurte des débris de Cosmos 296, un événement qui passe totalement inaperçu pendant plus de 10 ans, jusqu’à ce que les analystes du Réseau de surveillance spatiale des États-Unis remarquent des anomalies dans les données de poursuite historiques.
24 juillet 1996: la perche de stabilisation du microsatellite français CERISE est sectionnée par un éclat du réservoir de l’étage supérieur de la fusée Ariane H-10, mise en orbite autour de la Terre dix ans plus tôt.
23 août 1997: des débris non répertoriés heurtent le satellite météo inactif américain NOAA-7 et le dévient de son orbite, tout en propulsant des débris sup plé mentaires dans l’espace.
21 avril 2002: des débris non répertoriés percutent le satellite russe désaffecté Cosmos 539, modifiant son orbite et générant un important nuage de débris dans l’espace.
17 janvier 2005: des propulseurs de fusées américaine et chinoise, lancées respectivement en 1974 et en mars 2000, entrent en collision.
22 mai 2007: des débris non répertoriés percutent le satellite européen Meteosat 8, déviant son orbite et endommageant sa protection thermique.
10 novembre 2007: des débris non répertoriés modifient l’orbite du satellite UARS de la NASA.
10 février 2009: le satellite désaffecté russe Cosmos 2251 s’écarte de sa trajectoire, puis percute et détruit le satellite de télécommunications Iridium 33, entraînant une hausse de près de 20 pour cent des primes d’assurance des satellites.

Quel est le risque actuel ?

Rian.ru nous propose une infographie que vous retrouverez ci-dessous à ce propos :

 

Et l’ISS ?

La station spatiale internationale n’est pas en reste. Un énorme nuage de débris spatiaux qui s’est formé après l’explosion mi-octobre du bloc d’accélération d’une fusée Proton-M, pourrait menacer la Station spatiale internationale (ISS).

La menace est sérieuse. Ce nuage de débris pourrait en effet croiser la trajectoire de la station spatiale. « On suit actuellement environ 500 débris formés après la destruction du bloc d’accélération Briz-M », a précisé jeudi une source dans le secteur spatial, citée par Interfax, ajoutant que la quantité de débris pouvait encore augmenter. « Dans la liste des objets potentiellement dangereux (pour l’ISS, ndlr) sont apparus de nouveaux éléments », selon la même source. Il s’agit de l’un des plus gros nuages de débris formés ces dernières années, s’ajoutant à la myriade d’autres débris déjà dans l’orbite de la Terre, un phénomène qui constitue une menace potentielle pour les satellites et la Station spatiale internationale.

L’explosion de ce bloc s’est produite le 16 octobre, selon Interfax. La fusée Proton-M, lancée début août, avait échoué à mettre en orbite deux satellites de télécommunication en raison d’une défaillance technique. Le Briz-M peut peser jusqu’à 22,5 tonnes sans carburant, selon le centre Khrounitchev, qui fabrique les fusées Proton.

Explosion de satellites

Les débris spatiaux sont un problème constant pour l’ISS qui évolue actuellement à environ 414 kilomètres au-dessus de la Terre. Même si la taille du débris est petite, les dommages qu’il provoque en cas de collision peuvent être importants en raison de leur vitesse orbitale très élevée, de l’ordre de 8 à 10 km par seconde. Selon la NASA, plus de 21.000 débris de plus de 10 centimètres flottent dans l’espace. Environ 500.000 font entre un et dix centimètres et plus de 100 millions font moins d’un centimètre. La plupart d’entre eux sont générés par l’explosion de satellites ou de la partie supérieure de fusées ayant échoué à se mettre en orbite et contenant encore du carburant.

Deux événements – la destruction délibérée par la Chine d’un de ses satellites en 2007 et la collision accidentelle de satellites de télécommunication américain et russe en 2009 – ont sensiblement augmenté le nombre de débris spatiaux. De plus, il arrive que ceux-ci entrent en collision et en créent de supplémentaires.

Ce phénomène constitue une menace potentielle pour les satellites ainsi que pour la Station spatiale internationale.

Interfax rapporte que l’explosion de ce bloc, produite le 16 octobre dernier, vient de la fusée Proton-M, lancée début août. La fusée n’avait alors pas réussi à mettre en orbite deux satellites de télécommunication en raison d’une défaillance technique. 

On peut également apprendre d’après Science& avenir qui publiait en mai dernier : Des morceaux de fusées, satellites en fin de vie, outils perdus par des astronautes… Les orbites de la planète commencent elles aussi à être quelque peu encombrées. Les débris spatiaux sont les résidus des quelque 4 900 lancements effectués depuis le début de l’ère spatiale en 1957 et qui, sous l’effet de dislocations et de collisions en chaîne n’ont cessé de se multiplier. Car en plus des déchets abandonnés ou perdus par les différents programmes spatiaux, il faut compter avec le « syndrome de Kessler », scénario élaboré en 1978 par le consultant de la Nasa, Donald J. Kessler, dans lequel le volume des débris spatiaux atteint un seuil au-dessus duquel les objets en orbite sont fréquemment heurtés par des débris, augmentant de façon exponentielle le nombre de ces débris et la probabilité des impacts. Ainsi, même en arrêtant net les lancements aujourd’hui, le nombre de débris continuerait à augmenter par le seul effet du « syndrome de Kessler ».

Les débris plus petits peuvent eux aussi occasionner des dégâts importants. Leur vitesse orbitale étant comprise entre 8 et 10 kilomètres par seconde (entre 29 000 et 36 000 km/h !), leur énergie cinétique n’en est que plus importante.À titre de comparaison, le CNES donne cet exemple : une sphère d’aluminium d’un diamètre de 1 mm se déplaçant à une vitesse de 10 km/s a la même énergie cinétique qu’une boule de pétanque lancée à 100 km/h. On estime à plus de 300 000 le nombre de débris compris entre 1 et 10 cm, et à 35 millions ceux de plus d’1 mm ! Ces deux derniers types de débris représentent un danger très important, notamment parce qu’ils ne sont pas catalogués. Ainsi, chaque année en moyenne, l’ISS (qui n’évolue pas dans les orbites les plus polluées) est contrainte de réaliser une manœuvre d’évitement pour échapper à une collision potentielle. Selon l’ESA, une dizaine d’objets s’approchent à moins de 2 km d’un satellite toutes les semaines. Et on ne parle là que des 23 000 débris répertoriés par les agences spatiales… SOLUTIONS. « Il y a un consensus fort sur la nécessité urgente d’agir dès à présent pour commencer à enlever ces débris », a assuré M. Klinkrad à l’issue de la conférence de Darmstadt, qui a rassemblé quelque 350 acteurs de l’industrie spatiale. Pour ce faire, l’ESA et d’autres agences spatiales étudient déjà diverses solutions pour dévier la trajectoire des débris vers l’atmosphère : bras robot, pince géante, moteur fixé sur le débris, harpon ou filet de remorquage, voire un canon à ions bombardant l’objet pour infléchir sa course. Mais dans le meilleur des cas, ces « missions de nettoyage » ne rentreront pas en service avant une dizaine d’années. « Les débris spatiaux présentent de nombreuses similitudes avec les déchets à la surface de la Terre ou dans les océans. Les prévisions sont entachées de nombreuses incertitudes, ce qui sert souvent d’excuse à une réaction tardive », déplore Heiner Klinkrad.  

Nettoyage de l’espace les 3 méthodes vue sur Slate:

Trois techniques le permettent:

1. Envoyer un engin s’attacher à l’objet qu’on veut supprimer, puis lui faire démarrer ses moteurs pour redescendre avec le détritus direction l’atmosphère terrestre. Les deux brûleront en vol, et entre 0 et 40% des restes atteindront la surface du globe.

2. Attacher à l’objet un câble électrodynamique de plusieurs kilomètres: en traversant le champ magnétique de la terre, ce cable conducteur crée de l’électricité, et génère une force de Lorentz qui vient s’opposer au mouvement en orbite du débris, le faisant progressivement tomber dans l’atmosphère terrestre.

3. Attacher un ballon à l’objet et le gonfler. Le ballon augmente alors considérablement l’effet de traînée atmosphérique subi par le débris, ralentissant ainsi son déplacement en orbite et le faisant progressivement descendre vers l’atmosphère terrestre.

La première méthode est la plus appropriée aux gros déchets puisqu’elle permet de maîtriser précisément l’endroit où ils atterriront, et donc de les envoyer mourir dans un océan ou un désert. Les deux dernières peuvent être utilisées pour les plus petits déchets qui se désintègreront complètement lors de leur entrée dans l’atmosphère et ne représenteront pas de risque pour la population.

Les obstacles au nettoyage

Pourquoi n’utilisons-nous pas encore ces solutions, si elles existent? Parce qu’elles sont chères, et que le droit spatial international est un véritable casse-tête.

Une mission pour entraîner un débris usagé dans l’atmosphère terrestre –quelle que soit la solution utilisée– coûterait environ 300 millions d’euros. Soit 5 700 milliards pour nettoyer les 19.000 objets de plus de 10 cm sans compter tous les autres détritus.

On pourrait cependant imaginer des moyens de réduire ces coûts: s’arranger par exemple pour qu’une même laisse de cuivre raccompagne plusieurs objets l’un après l’autre, se détachant avant d’atteindre l’atmosphère et remontant en orbite grâce à un petit moteur. Ou bien imaginer une sorte de camion-poubelle de l’espace qui pourrait collecter plusieurs petits débris avant de réentrer dans l’atmosphère et d’y brûler. Mais la technologie n’en est pas encore là.

Une quatrième solution que Edith (que je remercie au passage) m’a envoyée ce matin nous est proposé par une équipe de chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) veut envoyer un satellite ( CleanSpace One ) nettoyeur dans l’espace d’ici 3 à 5 ans, afin de faire la démonstration qu’il est possible de vider peu à peu la poubelle spatiale. Cette ceinture de déchets qui ne cessent de grossir autour de la Terre à cause des activités aérospatiales humaines… 

cleanSpace One
cleanSpace One

[ Lire ici l’article complet de CleanSpace sur Science&avenir ]

Droit International

En plus d’être très coûteux, nettoyer relèverait du casse-tête de droit international: la France ne peut pas décider de dégager un débris qui l’ennuie si celui-ci vient d’un satellite américain. Cela reviendrait à empiéter sur la juridiction des Etats-Unis, et dégager un débris de son orbite suppose de s’en approcher assez pour pouvoir l’examiner, et donc potentiellement en retirer des informations plus ou moins secrètes sur les technologies de cet autre Etat.

Pour l’instant, les différents Etats capables d’envoyer leurs engins dans l’espace se sont accordés sur des règles: par exemple, un satellite doit, dans les 25 ans suivant son décollage, se détruire d’une manière ou d’une autre. Ceux envoyés dans une orbite assez basse (en dessous de 2.000 km de la terre) doivent retomber dans l’atmosphère terrestre, où ils se désintègrent, et ceux qui se baladent en orbite géostationnaire (à 35.786 km de la terre) doivent se propulser dans l’orbite cimetière (à partir de 36.086 km de la terre, 300 de plus que l’orbite géo stationnaire), où ils ne risquent pas de gêner les satellites en activité.

Sauf que ces principes ne sont que des principes, pas des obligations légales, et tous les satellites qui ont terminé leur mission en orbite géostationnaire ne sont pas partis au cimetière. Même si tous les Etats –y compris ceux qui ne sont pas encore partis dans l’espace mais le feront dans le futur– respectaient ces règles, certaines altitudes sont déjà trop remplies d’ordures pour ne pas devenir dangereuses, au point de devoir arrêter d’y envoyer des satellites.

Cécile Dehesdin (Slate)

Ce qui est certain, c’est que si les étages de fusées et vieux satellites et font courir des risques de plus en plus grand aux astronautes et aux objets fonctionnels, sur la Terre aussi, le risque de retombée des vieux éléments est de plus en plus probable et régulier …  

pour aller plus loin:

débris spatiaux, l’enquête des couloirs du net

débris spatiaux par astrosurf

Le ménage dans l’espace, par slate

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