L’orbite terrestre devient de plus en plus encombrée. L’année dernière, un record de 2 409 objets ont été envoyés en orbite, dont la majorité étaient des satellites s’installant dans la région de plus en plus encombrée jusqu’à 1 200 miles au-dessus de la surface de notre planète, connue sous le nom d’orbite terrestre basse. Plus de 2 000 satellites supplémentaires les ont rejoints cette année, selon l’indice en ligne des objets lancés dans l’espace extra-atmosphérique des Nations Unies. Avec l’augmentation de la présence d’objets artificiels en orbite, la quantité de débris, ou de déchets spatiaux, augmente également, tout comme le risque de collisions. Traiter les déchets existants et empêcher leur croissance incontrôlée est devenu impératif, mais c’est un problème qui n’a pas de solution simple.
Suivi des objets en orbite :
Actuellement, le réseau de surveillance de l’espace du département de la Défense des États-Unis suit plus de 25 000 objets de plus de quatre pouces de large, dont la plupart sont concentrés en orbite terrestre basse, et il existe des millions d’objets plus petits encore plus difficiles à localiser. Cela comprend tout, des satellites désactivés et des fragments de vaisseaux spatiaux aux éclats de peinture, qui peuvent tous causer des dommages à d’autres équipements en raison de la vitesse extrême à laquelle se déplacent les objets en orbite. Jusqu’à présent, il n’y a eu aucune mission réussie pour éliminer les débris existants de l’orbite. Les propositions pour éliminer ces débris se répartissent en deux grandes catégories (et imparfaites) : les pousser plus loin de la Terre dans des orbites de cimetière où ils présentent moins de risques, ou les tirer vers la Terre où ils se désintégreront en entrant dans l’atmosphère.
Les différentes propositions pour éliminer les débris :
Un tel système est développé et testé par Astroscale. La société, dont le siège est au Japon, a démontré une tactique de capture et de libération magnétique en 2021 avec sa mission ELSA-d, qui a simulé la stratégie en utilisant un satellite supplémentaire qu’elle a amené en tant que débris factice. Dans un scénario réel, son aimant se verrouillerait sur les débris flottant dans l’espace et les entraînerait vers une désorbitation. Astroscale vend ses propres plaques d’amarrage que les opérateurs de satellites peuvent fixer à leur équipement avant le lancement, de sorte qu’elles puissent être facilement retirées après la fin d’une mission. Elle s’est associée à OneWeb, basée au Royaume-Uni, pour tester comment cela fonctionnera, et prévoit d’exécuter une démonstration de suppression complète en utilisant l’un des satellites Internet de l’entreprise en 2025 dans le cadre de la mission ELSA-M. Astroscale lancera également bientôt son vaisseau spatial ADRAS-J en partenariat avec l’agence spatiale japonaise, la JAXA, pour démontrer la capacité de s’approcher et d’inspecter une véritable cible avant de futures tentatives de suppression. Et elle se prépare à une mission séparée appelée COSMIC qui utilisera un bras robotique pour attraper des objets en orbite, cette fois en visant une paire de satellites britanniques hors service. Le lancement est prévu dans les prochaines années.
L’Agence spatiale européenne a également confié à la start-up suisse ClearSpace une mission de nettoyage des débris prévue pour 2026. Il devrait s’agir de la première mission à enlever réellement un véritable débris de l’orbite, plutôt que de réaliser une capture simulée. Ironiquement, la cible de la mission ClearSpace-1 – un étage supérieur de fusée désactivé d’environ 250 livres appelé Vespa – a été frappée par des débris non suivis en août. L’événement a créé plus de débris, mais l’ESA affirme qu’il a laissé l’objet intact et toujours en position pour la capture. ClearSpace tentera de saisir Vespa à l’aide d’une pince robotique géante, et les deux se désorbiteront ensemble, se terminant par leur incinération dans l’atmosphère terrestre.
D’autres chercheurs ont également expérimenté l’utilisation de harpons et de filets pour attraper des objets flottant dans l’espace. La première mission à démontrer ces techniques de suppression active des débris a été appelée RemoveDEBRIS, qui a été lancée en 2018. En 2018 et 2019, l’engin a réussi à capturer des débris simulés en lançant un filet et en emprisonnant une cible factice, et en tirant un harpon sur une cible pour la percer et s’y accrocher. La société derrière le projet – Surrey Satellite Technology – ne semble pas avoir prévu de missions de suivi.
Différentes approches pour éliminer les débris :
Une analyse coûts-avantages publiée l’année dernière par la NASA a noté que l’avantage de ces remorqueurs spatiaux pourrait dépasser leurs coûts initiaux en quelques décennies, mais l’utilisation de lasers spatiaux ou terrestres pour pousser les débris hors de l’orbite pourrait être rentable beaucoup plus rapidement. Les lasers peuvent déplacer des objets soit par l’élan de leurs photons, soit par un processus appelé ablation, dans lequel une poussée est générée lorsque le laser vaporise des morceaux de débris. Cette dernière méthode pourrait notamment être utilisée pour les objets grands et petits, que ce soit pour désorbiter les débris ou déplacer des pièces traçables hors de la trajectoire d’un autre satellite afin d’éviter une collision. « Le processus d’ablation laser et la pression des photons induisent un changement de vitesse dans les débris cibles, ce qui modifie finalement la taille et la forme de leur orbite », explique Hang Woon Lee, ingénieur de l’Université de Virginie-Occidentale, à qui la NASA a récemment accordé jusqu’à trois ans de financement pour la recherche sur cette tactique. Cela pourrait signifier « éviter des événements potentiellement catastrophiques », dit-il. L’utilisation de plusieurs lasers à la fois, au lieu d’un seul faisceau, pourrait produire des effets encore plus importants.
D’autres étudient les moyens de recycler les débris spatiaux, à la fois pour réduire les déchets et limiter la dépendance à l’égard des rentrées atmosphériques pour leur élimination. Bien que la rentrée atmosphérique soit l’une des méthodes de disposition préférées, elle n’est pas sans effets secondaires, qui n’ont pas encore été bien étudiés. Les scientifiques ont commencé à s’inquiéter des effets potentiels de l’appauvrissement de la couche d’ozone causés par la désintégration d’un grand nombre de satellites dans l’atmosphère terrestre, ce qui libère des polluants tels que l’aluminium et les oxydes d’azote. Il y a aussi des préoccupations concernant la pollution nocive dans l’océan, où les pièces des vaisseaux spatiaux qui ne se désintègrent pas complètement finissent par aller. Des entreprises comme Neumann Space et CisLunar Industries développent les moyens de fondre les pièces métalliques des débris dans l’espace et de réutiliser ce matériau comme carburant. Le Neumann Drive de la société Neumann Space convertit des tiges métalliques en plasma pour générer de la poussée et a récemment été intégré pour la première fois dans un satellite afin de commencer les tests du système dans l’espace. CisLunar, quant à elle, développe la technologie pour créer ces tiges de carburant métalliques, ainsi que d’autres matériaux qui pourraient être réutilisés pour soutenir d’autres missions.
Les réglementations en vigueur :
Aux États-Unis, les décideurs commencent à sévir contre les entités commerciales qui contribuent à la pollution. La FCC a infligé sa première amende pour débris spatiaux début octobre et a révisé ses lignes directrices l’année dernière pour les opérations en orbite terrestre basse, avec une nouvelle directive selon laquelle les satellites en LEO doivent être transférés hors de l’orbite dans les 5 ans suivant la fin de leurs missions. La Federal Aviation Administration (FAA) envisage également des politiques plus strictes et a proposé une nouvelle règle en septembre qui obligerait les opérateurs de lancement commerciaux à avoir un plan en place pour retirer les étages supérieurs de fusée de l’orbite dans des délais fixés, de 30 jours à 25 ans selon les circonstances.
L’avenir de l’orbite terrestre :
Grâce à l’accélération rapide des activités spatiales commerciales dans les années 2020, nous avons assisté à un nombre sans précédent de nouveaux satellites arrivant en orbite, et il y en a beaucoup d’autres en route. Avec plus de fournisseurs de lancements sur la scène et l’innovation dans les systèmes de lancement réutilisables, dirigée par SpaceX avec ses fusées Falcon 9, les lancements sont devenus moins coûteux et plus accessibles. Et la concurrence pour fournir une connectivité Internet par satellite grâce à des « méga-constellations » spatiales s’intensifie ; la flotte