L’espace autour de notre planète devient encombré. Des milliers de satellites et des millions de fragments de débris spatiaux incontrôlables se précipitent au-dessus de nos têtes, menaçant de se heurter. Voici les objets que les experts craignent le plus.
Au cours du mois dernier, les événements dans l’espace proche de la Terre ont fait la une des journaux à deux reprises et ont incité les experts à appeler à l’action. Le 27 janvier, des chercheurs sur les débris spatiaux ont regardé avec horreur deux énormes débris spatiaux – un étage supérieur d’une fusée russe vieille de plusieurs décennies et un satellite russe disparu depuis longtemps – se sont approchés à moins de 20 pieds (6 mètres) de l’un l’autre. L’incident, décrit comme un « scénario du pire », aurait pu engendrer des milliers de fragments de débris dangereux qui seraient restés en orbite pendant des siècles. Ensuite, un rapport publié le 6 février a révélé qu’au début du mois de janvier, un mystérieux satellite russe s’est brisé en 85 fragments suffisamment grands pour être suivis depuis la Terre.
Ces deux incidents se sont produits dans des zones que les experts appellent de mauvais quartiers (s’ouvre dans un nouvel onglet), des régions d’orbite terrestre basse trop hautes au-dessus de la planète pour bénéficier des effets nettoyants de son atmosphère. Ces deux incidents impliquaient des objets qui figurent en tête de liste des dangers des experts en débris spatiaux. Ici, nous passons en revue le type de choses que les experts craignent le plus.
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1. Corps de fusée russe SL-16, alias étages supérieurs Zenit
Étonnamment, ce ne sont pas les centaines, voire les milliers de nouveaux engins spatiaux mis en place par les opérateurs de mégaconstellation tels que OneWeb ou SpaceX qui ont le plus de chances de provoquer une catastrophe orbitale. Ce sont les vieux trucs – des étages de fusées épuisés et de gros satellites volumineux – lancés pendant l’ère de la guerre froide et au début des années 2000.
« Les constellations peuvent avoir des centaines, voire des milliers de satellites, mais elles sont assez douées pour s’orchestrer », a déclaré Darren McKnight, responsable technique de la société privée de surveillance des débris LeoLabs, à Space.com dans une interview. «Ils ont un système de propulsion qui les rend très agiles et ils peuvent effectuer des manœuvres d’évitement de collision. Les objets abandonnés, au contraire, n’ont aucune capacité à s’éloigner les uns des autres.
Parmi ces vieux objets abandonnés, le SL-16, un étage supérieur géant de 9,9 tonnes (9 tonnes métriques) et de 36 pieds de long (11 mètres) de la fusée russe Zenit, est la source de la plus grande appréhension.
LeoLabs surveille actuellement 18 de ces étages de fusée qui font le tour de la Terre dans l’un des « mauvais quartiers » à une altitude d’environ 520 miles (840 kilomètres). De cette altitude, il faudra des siècles pour que les débris tombent. Pendant ce temps, les fusées continuent de croiser des milliers d’autres engins spatiaux disparus et des millions de fragments de débris.
« Ils sont comme un gros autobus scolaire jaune sans chauffeur, sans freins », a déclaré McKnight. « Et il y a un risque cumulatif. Il ne serait pas surprenant que l’un de ces étages de fusée soit impliqué dans une collision très bientôt.
La taille même de ces fusées signifie qu’une collision produirait une énorme quantité de fragments de débris spatiaux qui transformeraient le mauvais quartier en un quartier encore pire, déclenchant peut-être le syndrome de Kessler, un scénario redouté de cascades imparables de collisions comme celle représentée. dans le film « Gravity », lauréat d’un Oscar en 2013.
« Si vous vous inquiétez de scénarios tels que le syndrome de Kessler, les probabilités sont dominées par deux grandes choses qui se frappent, car cela générerait de loin le plus de débris pouvant ensuite déclencher une réaction en chaîne », a déclaré Jonathan McDowell, astronome et astrophysicien à le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et un expert de premier plan des débris spatiaux, a déclaré à Space.com.
McDowell a ajouté que le problème de l’étage de la fusée, bien qu’il ne soit pas propre à la technologie russe, est lié à la conception du lanceur que le prédécesseur de la Russie, l’Union soviétique, a fréquemment choisie. La plupart des fusées utilisées par l’Europe, les États-Unis et même la Chine reposent sur des premiers étages massifs qui retombent sur Terre peu de temps après le lancement et utilisent un étage supérieur relativement petit pour déposer leur charge utile en orbite.
« Les États-Unis, par exemple, utiliseraient généralement l’étage supérieur Centaur, qui utilise de l’hydrogène liquide », a déclaré McDowell. « Ce carburant fournit plus de miles par gallon. Et donc une fusée plus petite peut faire le même travail. Les Russes utilisaient du kérosène ou de l’hydrazine, qui sont des propulseurs chimiques à faible énergie qui nécessitaient une fusée plus grosse pour le même travail.
Certaines zones de l’espace proche de la Terre sont plus encombrées que d’autres. (Crédit image : ESA)
Chercheur technique senior chez LeoLabs
Darren McKnight est Senior Technical Fellow chez LeoLabs, une société privée basée en Californie qui cartographie le trafic orbital. McKnight est membre du Comité sur les débris spatiaux de l’Académie internationale d’astronautique, où il contribue à l’élaboration d’exposés de position sur le thème de l’atténuation des débris spatiaux. Il s’intéresse au développement de solutions techniques pour gérer le problème des débris spatiaux et encourager les pratiques durables d’utilisation de l’espace.
McKnight est titulaire d’un baccalauréat en sciences de l’ingénieur de la United States Air Force Academy, d’une maîtrise en génie mécanique de l’Université du Nouveau-Mexique et d’un doctorat en génie aérospatial de l’Université du Colorado.
2. Les étages de fusées russes SL-8 et les satellites espions de la guerre froide
Le quasi-accident du 27 janvier impliquait un autre type d’étage supérieur de fusée russe – le SL-8 de 1,54 tonne (1,4 tonne métrique). Cet étage de fusée, utilisé par la Russie dans sa petite famille de fusées appelée Kosmos, a livré entre les années 1960 et 1990 environ 145 satellites espions et de communication à l’altitude de 605 miles (975 km), selon McKnight. Les satellites, chacun d’une masse de 1 760 livres (800 kilogrammes) et qui ne sont plus utilisés, polluent toujours cette partie de l’espace proche de la Terre, tout comme les fusées qui les ont lancés.
« Ces objets traînent là depuis des décennies », a déclaré McKnight. « S’ils étaient tous lancés en 1990, la probabilité que l’un d’entre eux connaisse une collision en 2023 serait d’environ 20 %. Nous l’avons presque vécu [on Jan. 27]. Et dans des situations comme celles-ci, vous ne pouvez que croiser les doigts et espérer.
Le satellite impliqué dans le récent quasi-accident appartenait également à la Russie – un satellite d’espionnage Cosmos 2361 de 1 760 livres (800 kilogrammes) lancé en 1998 sur une fusée Zenit.
Les choses les plus dangereuses en orbite datent de plusieurs décennies, selon les experts. (Crédit image : NASA)
Astronome et astrophysicien au Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics
Jonathan McDowell est astronome et astrophysicien au Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Ses recherches portent principalement sur les trous noirs, les quasars et les sources de rayonnement X de haute énergie dans les galaxies lointaines. Il est membre de l’équipe derrière l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA, mais s’est également fait connaître en tant qu’expert en débris spatiaux. McDowell est l’auteur et l’éditeur de Jonathan’s Space Report, un bulletin d’information distribué par courrier électronique documentant les lancements de satellites.
McDowell est titulaire d’un baccalauréat en mathématiques de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni et d’un doctorat en astrophysique également de Cambridge.
3. Fragments de tests de missiles anti-satellites chinois
En 2007, le mauvais quartier où résident les plus grands étages de fusées SL-16 est devenu le lieu de l’un des pires événements créateurs de débris de l’histoire – un test de missile anti-satellite chinois qui visait l’un des anciens satellites météorologiques du pays. Le missile anti-satellite a touché le vaisseau spatial Fēngyún de 1 650 livres (750 kg), en orbite à une altitude de 537 miles (865 km), à la vitesse de 18 000 mph (29 000 km/h), le brisant en milliers de fragments. Les fragments, comme des boules sur une table de billard, se sont dispersés dans toutes les directions lors de l’impact, polluant l’espace proche de la Terre à des centaines de kilomètres de l’orbite d’origine de Fēngyún.
Certains de ces fragments, a déclaré McKnight, ont été détectés jusqu’à 1 060 miles (1 700 km) et aussi bas que 217 miles (350 km) au-dessus de la surface de la Terre. Autant dire que la majeure partie de ces débris voyage dans le même mauvais voisinage que les étages de fusée SL-16 de 9,9 tonnes, qui n’ont aucun moyen de l’éviter.
Sur les 3 500 débris de Fēngyún qui étaient suffisamment gros pour être suivis par des radars basés sur Terre peu de temps après l’incident, 2 800 continuent de dévaler complètement hors de contrôle autour de la planète, menaçant tout sur leur passage.
« Les débris de cet événement unique étaient probablement responsables d’environ 15 % des conjonctions [close approaches to other objects] cela s’est produit l’année dernière », a déclaré McKnight. « Toutes les 15 minutes, nous émettons des messages de conjonction impliquant des fragments de cette collision. »
Dans l’ensemble, a ajouté McKnight, LeoLabs a émis 400 000 alertes de conjonction en 2022, avertissant les opérateurs d’engins spatiaux lorsque d’autres objets spatiaux étaient sur une trajectoire pour passer trop près de leur engin spatial.
Les experts s’inquiètent de la quantité de débris spatiaux dans les régions qui sont trop hautes pour bénéficier des effets de nettoyage de l’atmosphère terrestre. (Crédit image : ESA)
4. Satellites d’observation de la Terre Envisat et Landsat
Le défunt satellite européen d’observation de la Terre Envisat fait le tour de la planète à une altitude de 480 miles (800 km), ce qui est en dessous des deux principaux mauvais quartiers. En raison de sa taille, cependant, le satellite occupe une place de choix sur la liste des objets inquiétants.
À environ 8,8 tonnes (8 tonnes métriques), Envisat, décédé prématurément en 2012, est l’un des plus gros débris spatiaux en orbite, et une grande tache sur la réputation de l’Agence spatiale européenne (ESA), qui s’enorgueillit lui-même pour son leadership en matière de durabilité spatiale.
La NASA, elle aussi, a sa part de débris d’observation de la Terre disparus. Depuis les années 1970, l’agence spatiale américaine a lancé neuf générations de ses satellites Landsat, dont seulement deux sont encore opérationnels. Pesant entre une et trois tonnes, les satellites Landsat orbitent autour de la Terre à des altitudes comprises entre 430 et 560 miles (700 et 900 km). Aucun des satellites déjà hors service n’a été désorbité avec succès à la fin de sa durée de vie.
La National Atmospheric and Oceanic Administration (NOAA) des États-Unis a également laissé derrière elle un certain encombrement spatial. Depuis les années 1960, la NOAA a piloté deux douzaines de satellites météorologiques en orbite polaire qui font le tour de la Terre à des altitudes comprises entre 430 et 560 miles (700 et 900 km). 17 de ces satellites, pesant entre une et trois tonnes chacun, sont aujourd’hui morts mais poursuivent leur route en traversant les quartiers à risque.
Le satellite européen d’observation de la Terre Envisat est devenu l’un des débris spatiaux les plus dangereux lorsqu’il est mort prématurément en 2012. (Crédit image : ESA)
5. Le télescope spatial Hubble
L’emblématique télescope spatial Hubble a peut-être encore une décennie ou plus de vie, mais il a le potentiel de se transformer en un débris troublant une fois sa mission terminée.
À 12,4 tonnes (12,2 tonnes métriques), l’observateur vétéran de l’univers est plus lourd qu’Envisat et que les redoutables étages de fusée SL-16. Hubble orbite relativement bas, à environ 332 miles (535 km) au-dessus de la surface de la Terre, et ne prendrait donc probablement que quelques années pour revenir en spirale sur Terre. En raison de sa taille, cependant, il est peu probable que le télescope brûle complètement dans l’atmosphère terrestre lors de la rentrée. Des morceaux importants du corps brûlé du télescope atterriraient probablement à la surface de la planète, attirant les collectionneurs de souvenirs, mais causant aussi très probablement des dommages aux avions dans les airs ou aux humains et aux infrastructures au sol. Les opérateurs de Hubble devront donc s’assurer que le télescope dispose de suffisamment de carburant pour abaisser son altitude de manière contrôlée à la fin de sa mission et le guider vers une immersion en toute sécurité dans l’océan.
Le télescope spatial Hubble pourrait un jour se transformer en un débris spatial potentiellement dangereux. (Crédit image : NASA)
6. Trop de satellites de constellation
Les experts divergent quelque peu dans leurs opinions sur les risques posés par les mégaconstellations satellitaires telles que Starlink de SpaceX et le réseau exploité par OneWeb. Ces constellations sont à l’origine de l’augmentation massive du nombre de satellites en orbite à laquelle nous avons assisté au cours de la dernière décennie et que nous continuerons de voir dans les années à venir.
Selon LeoLabs (s’ouvre dans un nouvel onglet), au cours des 50 premières années après le lancement du premier satellite au monde, le Spoutnik 1 de l’Union soviétique en 1957, 10 000 objets, morts et vivants, s’étaient accumulés en orbite terrestre basse. Puis la nouvelle révolution spatiale est arrivée et, en seulement 14 ans, le nombre a doublé. À la fin de 2022, il y avait plus de 21 000 objets dans cette région de l’espace très utilisée, a rapporté LeoLabs.
Hugh Lewis, un expert britannique en débris spatiaux et professeur d’astronautique à l’Université de Southampton en Angleterre, a déclaré à Space.com que SpaceX – le plus grand opérateur de satellites au monde, avec plus de 3 500 engins spatiaux actifs en orbite en février 2023 – mérite des éloges pour son attitude. à la gestion du risque de collision. Le système d’évitement de collision autonome de la société permet aux satellites d’effectuer une manœuvre chaque fois qu’il enregistre un objet passant avec une probabilité de collision de 1 sur 100 000. En comparaison, la NASA n’esquive que les choses qui ont une probabilité de collision de 1 sur 10 000.
Professeur d’astronautique à l’Université de Southampton au Royaume-Uni et codirecteur du Centre d’excellence en détection intelligente in situ et à distance
Hugh Lewis est professeur d’astronautique à l’Université de Southampton au Royaume-Uni et codirecteur du Centre d’excellence en détection intelligente in situ et à distance. Il a travaillé dans les domaines des débris spatiaux et de la durabilité de l’espace pendant plus de 20 ans et est l’auteur du modèle de débris spatiaux DAMAGE. Hugh représente l’Agence spatiale britannique aux réunions du Comité de coordination inter-agences sur les débris spatiaux (IADC) où il préside le groupe de travail 2 (qui se concentre sur la modélisation des débris spatiaux).
Hugh a également représenté l’Agence spatiale britannique aux réunions du sous-comité scientifique et technique du Comité des Nations Unies sur les utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique (COPUOS) en tant qu’expert sur les débris spatiaux, les opérations spatiales et la connaissance de la situation spatiale.
Pourtant, a déclaré Lewis, avec l’objectif de SpaceX de déployer jusqu’à 42 000 satellites Starlink, soit plus de 10 fois plus qu’il n’en a actuellement en orbite, et avec d’autres opérateurs faisant la queue pour entrer sur le marché, même cette faible probabilité a une probabilité statistiquement élevée de produire un collision dans le temps.
« Le risque résiduel est potentiellement un problème, car le nombre d’approches rapprochées continue d’augmenter », a déclaré Lewis. « Comme le nombre de manœuvres qu’ils effectuent continue d’augmenter, peut-être malgré tous ces efforts, ils seront toujours impliqués dans une collision. Avec un nombre plus élevé d’événements à faible probabilité, il y a collectivement une probabilité plus élevée qu’une collision se produise.
McDowell a déclaré que, bien que SpaceX puisse à lui seul gérer sa constellation Starlink avec un haut niveau de fiabilité, une fois que plusieurs de ces constellations partageront la même région orbitale, la situation s’apparentera à la gestion du trafic dans une grande ville.
« Dans cinq ou 10 ans, nous aurons peut-être entre 20 000 et 100 000 satellites en orbite », a déclaré McDowell. « Et je suis très sceptique quant à la possibilité d’exploiter un tel numéro en toute sécurité. Il suffit d’une seule entreprise pour entrer un mauvais numéro dans sa base de données et avoir de mauvaises données, et soudain, tous vos calculs de sécurité ne sont plus valides et vous vous retrouvez avec une collision.
Quoi qu’il arrive, nous entendrons sûrement davantage parler de débris spatiaux et de collisions de satellites dans les années à venir.
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