Les débris spatiaux en orbite terrestre basse posent un défi croissant. Les nations spatiales cherchent des solutions techniques pour gérer et réduire ces risques.
Le nombre croissant de débris spatiaux en orbite terrestre basse (LEO) menace la sécurité des satellites et des missions habitées. Avec plus de 8 000 satellites en orbite et des millions de fragments de débris, le risque de collisions augmente. Les principales nations spatiales, dont les États-Unis, la Chine et la Russie, recherchent activement des solutions pour surveiller et atténuer ce problème. Cependant, aucun consensus n’a encore été trouvé sur les méthodes à adopter, qui sera responsable de la mise en œuvre et le financement nécessaire.
Prolifération des débris spatiaux en orbite terrestre basse
Depuis le lancement du premier satellite Spoutnik par l’Union soviétique en 1957, l’espace est devenu de plus en plus encombré. À la fin de 2022, on comptait environ 8 261 satellites en orbite, dont seulement 58 % étaient encore actifs. Cela signifie que plus de 3 400 satellites hors service gravitent autour de la Terre, ajoutant aux débris spatiaux.
Les débris ne se limitent pas aux satellites inactifs. Les étages supérieurs des lanceurs, les outils perdus par les astronautes et les fragments résultant de collisions ou d’explosions contribuent également au problème. On estime qu’il y a plus de 500 000 objets de plus de 10 cm en orbite, qui peuvent être suivis depuis la Terre. De plus, il existe environ 130 millions de fragments de moins de 1 cm, difficiles à détecter mais pouvant causer des dommages significatifs en raison de leur vitesse élevée, pouvant atteindre 28 000 km/h.
La croissance exponentielle du nombre de satellites, notamment avec les constellations comme Starlink de SpaceX, qui prévoit de déployer jusqu’à 42 000 satellites, exacerbe le problème. En 2020, plus de 1 000 satellites ont été lancés, contre seulement 120 en 2010. Cette augmentation accroît le risque de collisions, pouvant générer encore plus de débris dans un phénomène appelé syndrome de Kessler.
Risques pour les opérations spatiales et les infrastructures
Les débris spatiaux représentent une menace pour les satellites opérationnels, les missions habitées et les infrastructures comme la Station spatiale internationale (ISS). Un objet de seulement 1 cm peut causer des dégâts importants en cas d’impact. Par exemple, en 2016, un petit débris a créé un trou de 7 mm dans une des fenêtres de l’ISS.
Les collisions avec des débris peuvent entraîner la perte de satellites coûteux. Le satellite français Cerise a été endommagé en 1996 après une collision avec un fragment de fusée Ariane. Les conséquences financières sont importantes : le coût moyen d’un satellite de télécommunications peut dépasser les 200 millions d’euros, sans compter les coûts de lancement.
Les opérateurs doivent désormais effectuer des manœuvres d’évitement, consommant du carburant et réduisant la durée de vie des satellites. L’Agence spatiale européenne (ESA) effectue en moyenne 12 manœuvres d’évitement par an. Ces actions nécessitent une surveillance constante des débris et une coordination entre les opérateurs internationaux.
Surveillance et suivi des débris spatiaux
Plusieurs nations ont mis en place des systèmes de surveillance spatiale pour suivre les débris. Les États-Unis disposent du Space Surveillance Network, capable de suivre plus de 22 000 objets de plus de 10 cm. La Russie, la Chine et l’Europe ont également leurs propres capacités de suivi.
La gestion des débris spatiaux nécessite une collaboration internationale pour partager les données et coordonner les efforts. Le Comité des utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique des Nations unies travaille sur des lignes directrices pour atténuer les débris, mais celles-ci ne sont pas juridiquement contraignantes.
Des technologies émergentes, comme les radars à haute résolution et les télescopes optiques, améliorent la capacité de détection. Par exemple, le projet européen Space Fence vise à détecter des objets aussi petits que 2 cm. Cependant, la détection n’élimine pas les débris, soulignant la nécessité de solutions d’élimination actives.
Solutions techniques pour la réduction des débris
Plusieurs technologies sont en développement pour éliminer activement les débris spatiaux. Parmi elles, on trouve :
- Satellites chasseurs de débris : des engins comme le RemoveDEBRIS de l’Université de Surrey utilisent des filets ou des harpons pour capturer les débris et les diriger vers l’atmosphère pour une désintégration contrôlée.
- Remorqueurs spatiaux : des satellites comme le MEV-1 de Northrop Grumman peuvent s’arrimer à des satellites hors service pour les déplacer vers des orbites cimetière ou les ramener dans l’atmosphère.
- Technologies laser : des stations au sol pourraient utiliser des lasers pour modifier la trajectoire des petits débris, les faisant descendre sur des orbites où ils brûleraient dans l’atmosphère.
Cependant, ces solutions sont coûteuses et posent des défis techniques et juridiques. Le coût d’une mission de nettoyage peut atteindre plusieurs dizaines de millions d’euros, et l’utilisation de technologies comme les lasers soulève des préoccupations quant à la militarisation de l’espace.
Cadre juridique et financement des opérations
L’absence d’un cadre juridique international contraignant complique la gestion des débris spatiaux. Le Traité de l’espace de 1967 et les accords subséquents ne prévoient pas de mécanismes spécifiques pour le nettoyage des débris. De plus, la question de la responsabilité et du financement reste ouverte.
Les opérateurs commerciaux hésitent à investir dans des solutions de nettoyage sans incitations financières ou réglementaires. Certains proposent la mise en place de redevances ou de taxes sur les lancements pour financer un fonds de nettoyage. D’autres suggèrent des normes internationales obligeant les opérateurs à prévoir la désorbitation de leurs satellites en fin de vie.
Conséquences pour l’avenir des missions spatiales
Si aucune action significative n’est entreprise, le risque de collisions pourrait rendre certaines orbites inutilisables. Cela aurait des conséquences sur les services dépendant des satellites, comme les communications, la navigation GPS et l’observation de la Terre.
Les projets ambitieux, tels que les missions habitées vers la Lune ou Mars, pourraient être compromis. Les agences spatiales pourraient être contraintes de revoir leurs plans ou de développer des technologies de protection supplémentaires, augmentant les coûts et les délais.
La communauté internationale reconnaît l’urgence de la situation, mais la mise en œuvre de solutions efficaces nécessite une coopération globale et des investissements substantiels. Les prochaines années seront déterminantes pour assurer la durabilité des activités spatiales.
Innovations et recherches en cours
Des recherches sont en cours pour développer des matériaux et des conceptions satellites minimisant la production de débris. Par exemple, l’utilisation de matériaux auto-désintégrants ou de systèmes de propulsion propres peut réduire l’impact environnemental des satellites.
Les start-ups et les entreprises innovantes jouent un rôle croissant. Des sociétés comme Astroscale au Japon travaillent sur des missions de démonstration pour la capture et l’élimination de débris. Les consortiums internationaux et les partenariats public-privé sont également explorés pour partager les coûts et les connaissances.
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