Les déchets dans l’espace
D’où viennent ces débris?
4 Octobre 1957, en pleine guerre froide, Spoutnik 1, le premier satellite artificiel de l’histoire construit par l’URSS est envoyé dans l’espace. C’est le début des problèmes. Seulement 21 Jours après, Spoutnik a cessé de fonctionner devenant ainsi le premier débris spatial. Il finit par se désintégrer dans l’atmosphère.
A la fin des années 60, pour recoller avec l’URSS en avance dans le domaine spatial, les Etats-Unis lancent consécutivement 17 missions habités, Apollo. Mais à l’époque on se souciait peu des déchets spatiaux, ainsi de 1967 à 1988 l’union Soviétique a lancé des satellites espions alimentés par des réacteurs nucléaires.
En septembre 1977, Cosmos 954, l’un de ces satellites espions tombe en panne. Devenant incontrôlable il dévie de sa trajectoire. Quatre mois plus tard il se désintègre en rentrant dans l’atmosphère provoquant la dispersion de combustibles radioactifs dans l’atmosphère de l’hémisphère nord et la chute de fragments du réacteur nucléaire au Canada.
Cet évènement a fait la une des journaux, c’est la première fois que l’on a prit conscience des dangers de la retombée des déchets spatiaux sur Terre sans pour autant agir.
Le dernier satellite utilisant ce mode de propulsion a été envoyé dans l’espace en 1988 mais encore aujourd’hui la propulsion radioactive est utilisée pour les missions d’explorations spatiales plus lointaines dans le système solaire, comme vers Mars ou Jupiter.
Malheureusement l’envoi même des satellites produits des déchets, les étages supérieurs des lanceurs avec leurs réservoirs et leurs coiffes sont systématiquement abandonnés en orbite.
Que deviennent ces débris? Retombent-ils sur Terre?
Les débris les plus proches de la Terre vont à une vitesse de plus 30 000 km/h mais sont freinés par l’atmosphère qui nous sert de bouclier. Dans l’atmosphère ils sont donc ralentis par les frottements de l’air entrainant une combustion qui permet la désintégration de la majorité des débris.
Mais comme tout n’est pas désintégré, certains de ces débris passent à travers et s’écrasent sur Terre. Le CNES estime que 10 à 40% de la masse du déchet impacte la surface du globe.
Ainsi en 1997 le réservoir principal du lanceur delta 2 s’est écrasé au Texas, en 2001 le troisième étage du lanceur delta 2 s’est écrasé à 240 kilomètres de Riyad la capitale de l’Arabie Saoudite, en 2011 une coiffe de lanceur soyouz en Martinique, en 2013 deux réservoirs du troisième étage d’un lanceur militaire dans un jardin au Texas, en 2016 le second étage d’un lanceur Falcon 9 s’est écrasé sur une ferme près de l’île de Java.
Malgré ces incidents, il n’y pourtant jamais eu de blessés, la probabilité étant faible compte tenu du fait que les océans recouvrent 70 % de la surface terrestre et que seulement 2,5 % des terres émergées sont habitées.
Toujours d’après le CNES, il y aurait à ce jour 150 millions d’objets artificiels dans l’espace dont 30 000 ayants une taille supérieure à 10 cm. Sur ces 30 000 objets, 7% sont des satellites fonctionnels et 18% des satellites non fonctionnels. Si rien n’est fait la situation risque fort de dégénérer.
Les dangers des déchets en orbite
La majorité des débris reste dans l’espace faute de force pour les faire redescendre. Ceux-ci se baladent donc au milieu de nos satellites, ce qui oblige une organisation minutieuse.
Les satellites sont répartis sur plusieurs orbites :
- L’orbite haute (36 000 km) est constituée des satellites de télécommunications, de météorologie, et de défense.
- L’orbite moyenne ( 36 000 à 2 000 km) est constituée des satellites de radionavigation.
- L’orbite basse ( 2000 à 300 km) est la zone où se trouve le plus de débris.
Chacune de ces orbites dispose de solutions pour se débarrasser des satellites en fin de vie, en orbite haute les satellites sont désorbités vers une orbite cimetière grâce à une réserve de carburant. En orbite moyenne les satellites sont envoyés dans une orbite intermédiaire où n’évolue aucun satellite. En orbite basse la seule façon de se débarrasser des débris et de les renvoyer vers l’atmosphère terrestre pour les désintégrer. Généralement on les fait rentrer dans le Sud du Pacifique, une zone très grande et loin des populations.
Mais pour cela il faut que les satellites fonctionnent encore ! En effet une fois les satellites en panne ils deviennent incontrôlable.
Lors des collisions en orbite, même un petit débris peut causer de gros dégâts. La taille du débris n’est pas proportionnelle à la taille des dégâts causés. Ainsi, un objet de 1 cm de diamètre aura la même énergie qu’une berline lancée à 130km/h. Malheureusement, il n’existe pas de moyen de s’en protéger, on ne peut qu’en subir l’impact et les satellites en orbite sont aussi concernés. Il n’est pas toujours possible de les faire manœuvrer pour éviter l’objet si celui-ci est trop petit pour être catalogué. Et les astronautes sont aussi visés…
Le 10 février 2009 une collision entre les satellites Iridium-33 et Kosmos-2251 a eu lieu. Cette collision impliquait le satellite commercial Iridium 33 (560 kg), de l’entreprise Iridium Satellite spécialisée dans la téléphonie par satellite, et le satellite Kosmos-2251 (900 kg), un satellite de télécommunications militaires russe retiré du service.
La vitesse de collision est estimée à 11,6 km/s. Un nombre important de débris spatiaux, environ 600, a été produit lors de l’impact.
Pourtant, la probabilité d’une telle rencontre brutale est extrêmement faible d’après les spécialistes de Thales Alenia Space, second constructeur européen de satellites.
D’habitude, le Norad prévoit ce genre d’incident et prévient les opérateurs de satellites, Boeing en l’occurrence pour Iridium, qui peuvent faire manœuvrer le satellite pour éviter la collision. Ainsi, cette organisation fait manœuvrer régulièrement, la Station Spatiale Internationale : 25 manœuvres en 2017. En moyenne, un satellite doit effectuer une manœuvre par an.
Les éruptions solaires sont aussi un problème pour les satellites, ces éruptions détruisent les systèmes navigations et ce malgré les protections (film en or). Ces éruptions entraînent plus d’une dizaine de pannes par an.
Quels sont les solutions envisagées ?
Aujourd’hui de nombreuses solutions sont en cours de développement pour nettoyer l’espace de tous les déchets qui l’habite. Ces solutions se divisent en deux catégories, on retrouve tout d’abord celles qui concernent les satellites sur le point d’être envoyés dans l’espace ou en construction. Pour cette méthode une loi a été voté le 3 juin 2008, les agences spatiales se sont fixées comme règle de pouvoir désorbiter systématiquement les satellites en fin de vie ou au moins de les mettre sur une orbite « cimetière ». Ainsi, grâce à cette législation, de nombreuses collisions entre satellites vont être évitées dans le futur, réduisant ainsi le nombre de déchets de 1 à 10 cm provoqués par une collision.
Par ailleurs, la deuxième catégorie de solutions correspond aux déchets déjà présents en orbite. Les satellites les plus anciens n’ont sûrement pas de réserve de carburant pour une désorbitation simple. L’ESA met donc au point le programme Deorbit pour se débarrasser de ces objets. Le satellite Deorbit doit se rapprocher de l’objet à désorbiter, s’y agripper et le précipiter vers la Terre.
Une alternative serait de s’approcher du satellite et de jeter un immense filet pour le capturer puis le ramener vers une orbite qui le précipiterait dans les couches denses de l’atmosphère. C’est une technique qui requiert une navigation très précise et une méthode de capture fiable. L’ESA ne désespère pas d’y arriver, avec comme objectif 2023. Des tests à bord d’appareils en vol parabolique ont été effectués avec succès. Autre solution, pour les « gros morceaux », Christophe Bonnal, du CNES, évoque de les faire poursuivre par un « satellite chasseur » équipé d’un long câble de 20 à 50 km, ce câble étant déployé et s’accrochant à l’objet spatial. Une fois le câble coupé, par réaction, les deux satellites s’éloignent l’un de l’autre, le débris est précipité dans l’atmosphère et le chasseur monte vers une autre cible.
Cependant ces solutions ne sont qu’au stade de prototype mais le problème rencontré est que les méthodes pour nettoyer l’espace sont très onéreuses. Dans quelques années si aucunes ressources ne sont mis en place pour nettoyer les déchets dans l’espace, nous connaîtrons peut être un monde sans internet, réseaux sociaux et streaming.
** Article réalisé dans le cadre d’un exercice pédagogique de reportage avec des étudiants en première année.**
Liens de videos de l’article :
ESA : https://www.youtube.com/watch?v=X_9VQNxMjE0&t=99s
Cyprien Roux, Thomas Molines, Julien Delaqueze, Aubin Dumay
