Débris spatiaux : notre ciel, poubelle de l’espace

illustration-sur-les-debris-spatiaux-en-orbiteLe ciel va-t-il nous tomber sur la tête ? Par Toutatis, les gaulois avaient bien raison de se méfier ! Si la probabilité de se prendre une astéroïde, comme les dinosaures avant nous, est plus que plausible (en témoigne la récente visite d’Apophis à proximité de la Terre), d’autres objets, pas tout à fait célestes, pourraient bien nous tomber sur le coin de l’oeil et plus vite que prévu… il s’agit des débris engendrés par l’exploration spatiale. On en dénombre plusieurs centaines de milliers, en goguette autour de notre planète. Des gros, des petits, des minuscules et des énormes : ils ne sont pas tous dangereux mais pourraient le devenir. En 2011, une commission américaine ( le Committee for the Assessment of NASA’s Orbital Debris Programs, oh yeah) a établi que cette décharge en apesanteur avait atteint un « point critique ». Autant dire qu’il devient dangereux de se promener dans l’espace.

Un demi-siècle de mise sur orbite des déchets spatiaux

Les différents types de débris spatiaux

Il y a un peu plus de 54 ans, le 4 octobre 1957 exactement, les Russes envoyaient le premier satellite du monde dans l’espace. Spoutnik, premier du nom, inaugure ainsi la conquête spatiale et le début d’un sacré mercier dans les hauteurs de notre stratosphère.

Car depuis cette date, des dizaines de milliers d’objets ont été envoyés dans l’espace : des fusées, des navettes, du matériel, etc. Ce qui a donné lieu (forcément) à abandonner des lanceurs de fusées, des outils, des boulons, des bouts de navettes…. un joyeux fatras qui ne manque pas de se mettre en orbite, d’entrer en collision et donc de produire des petits (ce qu’on appelle la cascade collisionnelle).

Prenons l’exemple des satellites. En 50 ans, plus de 7000 ont été mis en orbite. Dans le lot, ils ne sont plus que 800 encore opérationnels. Alors ok, beaucoup sont d’ors et déjà retombés… mais beaucoup n’ont pas fini de faire le tour de la Terre.

Quant aux deux plus grosses créations de débris, elles ont eu lieu en 2007. En janvier, un essai de missile chinois cause la destruction d’un satellite (Fengyun-1C) et la création de quelques 35 000 débris de plus d’un cm. En février, c’est au tour d’un lanceur russe d’exploser, provoquant la création de 1100 débris supplémentaires. D’où une courbe de croissance exponentielle des déchets spatiaux cette année là.

Evolution de la quantité de débris en orbite

On estime ainsi à 15 000 le nombre d’objets de plus de 10 cm, et à 300 000 ceux compris entre 1 et 10 cm, qui circulent actuellement autour de notre planète (chiffres CNES)*. Avec une concentration comprise entre 700 et 1000 km d’altitude.

Quels sont les risques ?

Un débris du troisième étage PAM-D de Delta 2 retrouvé en Arabie saoudite le 21 janvier 2001
Un débris du troisième étage PAM-D de Delta 2 retrouvé en Arabie saoudite le 21 janvier 2001

Qu’ils retombent bien sûr ! Certains objets pèsent plusieurs centaines de kilos. Autant dire qu’ils feraient des dégâts en retournant à l’envoyeur. Jusqu’à présent, les retombées de débris spatiaux sur Terre n’ont fait aucune victime. Un coup de bol… parce que statistiquement, il est très probable que ça finisse par se terminer tragiquement. Un exemple significatif, celui du crash d’un satellite soviétique en janvier 1978, qui a libéré 45 kg d’uranium radioactif en s’écrasant dans une région reculée du Canada. Imaginez le désastre s’il était tombé sur une zone habitée.
La bonne nouvelle (parce qu’il y en a une), c’est qu’en entrant dans l’atmosphère, les débris sont carbonisés par la chaleur due aux frottements de l’air. Ils se désagrègent. Les plus petits terminent donc en poussière et les plus gros deviennent … moins gros.

Collision de Kosmos et d'IridiumL’autre risque, ce sont les collisions dans l’espace. Les déchets sont une réelle menace pour les satellites et navettes en tout genre, et surtout pour la station spatiale internationale. En effet, leur vitesse est en moyenne de 8km/seconde, soit 28 800 km/heure. De vraies bombes. Heureusement, les collisions n’arrivent pas tous les quarts d’heure.

On en dénombre 2 notables : en 1996, un satellite militaire français répondant au doux nom de Cerise se fait pulvériser un bras par un morceau de la fusée Ariane 1 qui passait par là (à la vitesse de 14,8 km/s quand même). Et en 2009, c’est au tour de deux satellites, Iridium 33 et Kosmos 2251, de se percuter, avec plus de 600 débris créés lors de l’impact.

Autre effet papillon (et pas des moindres !) de cette réaction en chaîne de collisions et fragmentations successives : le syndrome de Kessler. Et non, ce n’est pas une nouvelle grippe.  Cela correspond au risque que certains débris s’installent sur des orbites convoités… qui deviennent alors inutilisables en raison du risque de collision. C’est un peu comme sur une autoroute : si tout est bouché, on ne va pas essayer de l’utiliser (sous peine d’y rester coincé pendant des heures) et on va choisir de prendre la nationale, mais du coup, la route est moins droite, on roule moins vite. Bref, c’est la merde.

Première solution : la surveillance

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Le Monge, bâtiment de la marine française, participe à la surveillance de l’espace.

Alors que faire pour éviter ces embouteillages cosmiques de déchets, qui risquent à tout instant de dégommer nos nouveaux satellites ? Hélas, pas grand chose. Pour l’instant, on surveille. Quand je dis « on », ce sont surtout les Etats-Unis (NASA et installations militaires) qui possèdent sur leurs bases de données le recensement d’une grande partie des objets de plus d’un centimètre (ceux qui peuvent faire du grabuge). La France donne un coup de main (par le CNES), ainsi que les Japonais (JAXA).

Les données récoltées par tout ce beau monde (grâce à leurs télescopes surpuissants et leurs radars) sont ensuite analysées par des organismes comme le COO, le Centre d’orbitographie opérationnelle. Les matheux vont alors s’occuper de calculer les orbites des vilains débris et essayer de prévoir les trajectoires de leurs hypothétiques retombées sur Terre … Mais ça, ils le reconnaissent, ça ne sert pas à grand chose. Donc concentrons nous sur les calculs d’orbite.

Ces calculs, eux pour le coup, sont indispensables car ils permettent de prévoir les menaces de collisions avec les satellites en marche. Ainsi, une alerte automatique se met en place sept jours avant un éventuel téléscopage , ce qui laisse le temps aux spécialistes d’affiner leurs calculs ( j’ai toujours dit que les maths, c’est comme le fromage) et de transmettre un ordre d’évitement si besoin. En 2012, il faut savoir qu le COO a procédé à 7 manoeuvres d’évitement pour modifier l’orbite d’un satellite afin d’éviter la catastrophe… Ca fait quand même pas mal.

Le casse-tête du nettoyage

Alors bon, surveiller c’est bien joli mais insuffisant. Déjà, parce que le ciel est vaste et qu’il est impossible de tout garder à l’oeil. Par ailleurs, si ça continue comme ça, le nombre de déchets spatiaux sera multiplié par 5 d’ici un siècle… Pour inverser la tendance à long terme, il faut donc à la fois diminuer la quantité de débris créés et procéder à au nettoyage de ceux déjà en orbite. Quelles sont donc les solutions possibles ?

Projet OTV du CNES. Crédits : CNES.
Projet OTV du CNES. Crédits : CNES.

Prévenir, en concevant des systèmes moins « sales » ou en propulsant les déchets existants sur des orbites cimetières. (C’est drôle car justement il y a des américains très lolilol qui envoient des urnes funéraires en orbite autour de la Terre ce qui ne manque pas d’accentuer encore le merdier qui règne là-haut. Bref.)

Un code de bonne conduite adopté par 5 agences spatiales en 2002 prévoit de limiter la durée de vie des satellites à 25 ans. Mais cette politique de prévention arrive un peu tard et reste somme toute limitée. Il faut donc…

Faire le ménage. Là, toutes les solutions sont imaginables même les plus farfelues. Par exemple, tirer sur les débris avec un laser (bonjour Star Wars). D’autres envisagent de faire retomber nos satellites en fin de vie grâce à un système de voile, ou en installant des kits de désorbitation. L’idée serait de construire un nettoyeur de l’espace (qui s’appellera peut-être Léon… je plaisante). Celui-ci pourra par exemple s’accrocher sur chaque débris afin d’y fixer un câble électrodynamique pour qu’il perde de l’altitude, ou souffler dessus pour le déstabiliser. Bref, pour pousser les satellites au suicide.

http://www.dailymotion.com/video/xdxrkn_chasseur-de-debris-spatiaux-jde-jui_tech#.UPk5CJhG5HI

Dans l’absolu, pourquoi pas. C’est un peu fou mais surtout difficile à réaliser techniquement et financièrement. Le droit spatial international est un casse-tête et la moindre opération de désorbitation d’un déchets coûterait aux alentours de 300 millions d’euros… Il faudrait donc que les états se mettent d’accord. Et c’est loin d’être le cas.

Question de géopolitique

Qui va payer ? Qui va prendre en charge la responsabilité des opérations (et des accidents qui peuvent en résulter)? Peut-on dézinguer le satellite mort d’un autre état sans lui demander son autorisation ? Eh oui, faire le ménage dans l’espace commence par des réponses à toutes ces questions.

Concrètement, il faudrait organiser de manière transparente le financement, la recherche, la construction, la maintenance du « nettoyeur de l’espace », en passant par la création d’un entité internationale qui réunirait l’ensemble des puissances spatiales. Aujourd’hui, existe l’Inter Agency Space Debris Committee, également appelé par ses détracteurs, « le club des pollueurs de l’espace ». Cela en dit long sur son efficacité. Cette commission rassemble entre autres la NASA, l’ESA et le CNES. Ils publient régulièrement des recommandations mais aucune obligation légale ou sanction n’existe pour les créateurs de débris spatiaux.

Et malheureusement, à ne rien faire, il se pourrait bien que l’espace de la Terre finisse par ressembler à ça :

* La NASA, elle, parle de 19 000 débris de plus de 10 cm et de 500 000 débris entre 1 et 10 cm.

Pour en savoir plus : http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/9531-gp-debris-spatiaux-le-cnes-aux-nations-unies.php 

2 pensées sur “Débris spatiaux : notre ciel, poubelle de l’espace

  • mai 28, 2014 à 2:47
    Permalink

    Excellent billet.
    Cela dit, le nettoyage de l’espace me parait être à des années lumières de la réalité, notamment au vu des coûts estimés pour la moindre opération… Si l’Europe débloque 300 millions pour aller nettoyer un satellite ukrainien obsolète, autant dire que lors des prochaines élections européennes, Marine fera près de 100%. Ce commentaire a presque atteint le point Godwin.

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  • Ping : L'actu de la semaine (29 octobre 2015)

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