Les déchets de l’espace

Satellites artificiels et débris en orbite terrestre

Satellites artificiels et débris en orbite terrestre

L’Almanach Cousteau de l’Environnement – Les quatre grands changements : Accumulations – pages 349-350

 

En 1960, une fusée américaine explosa au-dessus de Cuba.

En 1962, ce furent 10 kilogrammes provenant de “Spoutnik IV” qui tombèrent dans la rue principale d’une ville du Wisconsin (USA).

En 1969, des morceaux d’un satellite soviétique percutèrent un cargo japonais, sans faire de victime.

En 1970, des fragments d’acier d’environ 70 kg issus d’un vaisseau spatial soviétique s’abattaient au Sud des USA.

En 1978, le satellite soviétique “Cosmos 954” s’écrasa, avec son réacteur nucléaire, dans le grand Nord canadien, contaminant ainsi toute une région heureusement dépeuplée. Il avait suffit d’une simple panne mécanique. Si le satellite, conçu en théorie pour 500 à 1000 ans, avait accompli une révolution supplémentaire, il se serait écrasé littéralement sur la ville de New-York et les conséquences auraient pu être désastreuses.

Le 11 juillet 1979, ce fut au tour de la station spatiale américaine “Skylab“, 85 tonnes, de se désintégrer au-dessus de l’Océan indien. C’est une pointe d’activité solaire qui avait causé la chute de Skylab qui pénétra dans l’atmosphère à près de  27 000 km/h.

A la fin des années 1970, on estimait à plus de 45 000 le nombre de déchets en orbite autour de la Terre et à près de 7 000 ceux qui étaient déjà retombés depuis 1957, date de lancement de Spoutnik I. Des spécialistes de la NASA prédisaient que la Terre allait un jour avoir son anneau, comme Saturne, mais que celui-ci sera formé de débris de satellites artificiels s’accumulant selon une loi exponentielle (chaque fragment de débris devient une source de collision). Ces débris finiront par retomber sur la terre et il est probable que certains toucheront des zones habitées.

A la fin des années 1970, les USA avaient placé 402 satellites et stations en orbite, l’URSS 379, la France 13, le Canada 8, le Royaume-Unis 7…

Depuis 60 ans, plus de 5 000 engins ont été lancés en orbite et il y aurait, au milieu de l’année 2016 (selon l’association l’UCS, Union of Concerned Scientists), 1420 satellites opérationnels en orbite terrestre, principalement originaires des USA (40,6%), de la Chine (18,8%) et de la Russie (9,9%). Le nombre de satellites artificiels en orbite ne fera que croître puisque pas moins de 1 150 satellites devraient être lancés au cours de la période 2013-2022, contre (seulement) 810 de 2003 à 2012.

Objets en orbite terrestre

Objets en orbite terrestre

Ces satellites artificiels sont accompagnés d’un nombre impressionnant de débris provenant pour la plupart des fusées nécessaires à la mise en orbite. La principale source de débris spatiaux est la fragmentation d’engins spatiaux en orbite, le plus souvent sous l’effet d’une explosion (2 à 9 explosions par an entre 1965 et 1995). Deux collisions en 2007 (destruction du satellite “Fengyun-1C” par un missile antisatellite chinois) et en 2009 (collision entre les satellites “Iridium-33” et “Kosmos-2251”) ont augmenté de 30% le nombre de débris de plus de 10 cm. Le 16 octobre 2012, le bloc d’accélération d’une fusée “Proton-M” explosa en orbite, créant un énorme nuage de débris spatiaux.

Il y aurait en orbite au dessus de nos têtes plus de 100 millions d’objets inférieurs à 1 cm, 500 000 de 1 à 10 cm et 21 000 objets supérieurs à 10 cm (données 2016). Bien qu’ils finissent par retomber, le plus souvent en se carbonisant en entrant dans l’atmosphère terrestre, le nombre de ces débris ne fait qu’augmenter au fur et à mesure des collisions, ce qui pose un sérieux problème pour la pérennité des satellites opérationnels pouvant être endommagés. Les objets en orbite circulant en effet à des vitesses très élevées (de l’ordre de 8 km/s pour les débris en orbite basse), tout impact sur un satellite peut entraîner des dégâts importants, voire sa destruction. La situation est devenue préoccupante car le risque de collision augmente de façon exponentielle avec le nombre de débris (“effet boule de neige” ou effet Kessler). La station spatiale internationale (ISS) doit même effectuer une dizaine de manœuvres par an pour éviter les chocs avec des débris qui pourraient l’endommager gravement (c’est la base du scénario du film “Gravity“). Le risque n’est pas anodin puisque les spécialistes estiment que l’envoi de satellites pourrait être compromis à l’horizon 2050, ce qui signifierait à plus ou moins brève échéance la fin des prévisions météorologiques, du GPS, de l’observation de la planète satellite, des communications par satellite, de la télévision par satellite…

Gravity (film d’Alfonso Cuaron)

Gravity (film d’Alfonso Cuaron)

Il a fallu lancer des satellites spéciaux chargés de surveiller quelques 17 000 objets de taille supérieure à 10 cm, afin d’éviter que la banlieue de la terre ne se transforme en poubelle spatiale géante (réseau de surveillance américain USSTRATCOM). Les engins spatiaux sont de plus en plus souvent équipés de blindages pour les protéger des débris de petite taille (jusqu’à 1 mm).

Le dernier étage des lanceurs, placé en orbite en même temps que leur charge utile, occasionnant les plus gros débris, les principales agences spatiales ont édicté des recommandations visant à déclencher la rentrée de l’étage supérieur des lanceurs dans l’atmosphère terrestre peu de temps après avoir achevé sa mission (ce qui oblige à embarquer une réserve d’ergols, le carburant des satellites, pour corriger la trajectoire).

Les satellites restant en orbite longtemps après avoir achevé leur mission (les trois quarts des engins en orbite seraient dans ce cas), les agences spatiales du monde entier étudient des solutions pour “désorbiter” les engins spatiaux en fin de vie en les ramenant sur une orbite “cimetière” garantissant une rentrée atmosphérique à une échéance de 25 ans. Différentes technologies ont été étudiées mais aucune n’a encore donné de résultats satisfaisants : capture les débris grâce à sa pince, “bulles d’atmosphère“, rayon laser ultra-puissant, satellite berger muni d’un canon à ions ultra-perfectionné (“Ion Beam shepard“)…. (“Les débris de l’espace menacent la Terre. La chasse est ouverte !”).

Une autre solution, sans doute la plus simple à mettre en œuvre, est d’éviter dorénavant de larguer dans l’espace toute une multitude de pièces au moment du déploiement d’un satellite (caches, réservoirs …).

Débris spatiaux générés par la mise en orbite d'un satellite

Débris spatiaux générés par la mise en orbite d’un satellite (Nasa)

 

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