Illustration d'un champs de débris spatiaux en orbite autour de la Terre / Site du centre de vol spatial Goddard de la NASA

  • Le module chinois Tiangong-1 s'est récemment écrasé sur Terre comme un énorme morceau de débris spatial.
  • Mais il y a des millions de petits morceaux de débris spatiaux, en orbite autour de la Terre, difficiles à localiser, qui pourraient entrer en collision avec des satellites.
  • En 2017, le gouvernement américain a enregistré 308.984 signalements de débris spatiaux évités de peu et a signalé 579 appels de proximité d'urgence aux opérateurs satellites.
  • Les systèmes d'alerte permettent d'éviter des collisions à la chaîne qui seraient désastreuses. C'est un phénomène appelé "syndrome de Kessler",  qui réduirait dramatiquement notre accès à l'espace.

Le module chinois Tiangong-1 s'est écrasé sur Terre le 2 avril, provoquant une pluie de débris sur une partie de l'océan Pacifique, environ 4000 kilomètres au sud d'Hawaii.

Mais Tiangong-1 n'est que la partie visible de l'iceberg des débris spatiaux.

Il y a environ 23.000 satellites inactifs, étages de fusées et autres objets artificiels, plus grand qu'une balle de softball, en orbite autour de la Terre. Il pourrait également y avoir 650.000 objets plus petits, dont la taille peut aller de celle d'un ongle à celle d'une balle de softball, et 170 millions de morceaux de débris plus petits que la pointe d'un stylo — des choses comme un éclat de peinture ou un fragment de boulon explosif.

Il y a un vrai risque que quelque chose puisse heurter une autre chose là haut, et cela arrive de temps en temps. Chaque morceau de débris se déplace autour de notre planète à une vitesse de 28.163 km/h — ou 10 fois plus vite qu'une balle. Jack Bacon, chercheur à la NASA en 2010, a dit à Wired qu'un coup donné par une sphère d'aluminium de 10 centimètres s'apparente à une explosion de 7 kilogrammes de TNT. 

Éviter des collisions catastrophiques est donc nécessaire pour garantir l'accès à l'espace aux humains, sans que leur matériel ou leur navette spatiale ne soient heurtés par des débris. 

Alors qu'explosent l'exploration et le commerce de l'espace, il est plus que jamais  important de surveiller tous ces débris.

C'est justement le travail du Réseau de veille spatiale (Space Surveillance Network, SNN).

Pourquoi les débris spatiaux sont si menaçants 

Un morceau de débris spatial a percé ce trou dans le radiateur de la navette spatiale Endeavour. NASA

Sous l'autorité de l'armée américaine, la SSN utilise un réseau mondial de partenaires pour identifier, surveiller et partager les informations sur les débris spatiaux — surtout les plus dangereux car proches des satellites toujours actifs.

"En 2017, nous avons fourni les données de 308.984 signalements", a indiqué à Business Insider Diana McKissock, cheffe de vol du 18ème escadron de contrôle spatial de l'Air Force, qui a aidé à surveiller des débris pour la SSN.

La SSN y prête autant attention parce qu'une seule collision majeure pourrait avoir d'énormes répercussions. Un crash pourrait créer encore plus de débris, ce qui augmenterait la probabilité d'avoir encore plus de collisions dans le futur.

Il y a même un scénario incertain, mais scientifiquement plausible, qui échapperait à tout contrôle, appelé le syndrome de Kessler.

Dans un scénario du syndrome de Kessler, une collision engendre d'autres collisions, et cela augmente de façon exponentielle le nombre de débris, dans une réaction en chaîne catastrophique.

Cela pourrait même créer une ceinture d'astéroïdes dans de grandes régions de l'espace autour de la Terre. Ces zones deviendraient trop risquées pour y faire entrer de nouveaux satellites ou navettes spatiales pendant des siècles, ce qui limiterait gravement l'accès humain à la dernière frontière.

Il y a un exemple saisissant du syndrome de Kessler dans le film "Gravity", dans lequel une collision spatiale accidentelle met en danger l'équipage d'une grande station spatiale.

Comment sont trouvés et surveillés les débris spatiaux

Les radars Haystack et HAX situés à Tyngsboro dans le Massachussets. Ils recueillent 600 heures de données sur les débris spatiaux chaque année et sont la principale source de données de la NASA sur les petits débris spatiaux (un centimètre). NASA

La plupart des débris se trouvent dans deux régions au-dessus de la surface de notre planète: en orbite basse (environ 400km) ou en orbite géostationnaire (environ 36.000 km).

LA SSN fait appel à des entreprises privées et à des gouvernements alliés dans le monde entier pour surveiller tout cela. Ils utilisent 30 systèmes différents et ce sous 4 formes: les satellites, les télescopes optiques, les systèmes de radars et les super-ordinateurs.

Les observatoires radars peuvent voir des choses dans l'espace à la lumière du jour, ce qui est crucial pour un suivi fréquent, presque en temps réel. En effet, juste avant que Tiangong-1 tombe sur Terre, un observatoire radar a réussi à représenter l'engin spatial plongeant, avec des détails impressionnants.

Image radar du corps principal et des panneaux solaires du Tiangong-1. Fraunhofer FHR. 

Les télescopes optiques aident aussi à la surveillance, même s'ils ne sont pas toujours gérés par le gouvernement.

"Le secteur privé est actuellement en train de mettre en place plein de télescopes", a expliqué Jesse Gossner, un ingénieur en mécanique spatiale qui enseigne à la "Advanced Space Operations School" de l'Air Force, à Business Insider. Ensuite, le gouvernement paie pour leurs services de surveillance des débris. 

Gossner a dit qu'une des principales sociétés de surveillance et de recherche de débris est Exoanalytic. Ils utilisent environ 150 petits télescopes, installés à travers le monde pour détecter, suivre et signaler les débris spatiaux à la SSN.

Les satellites dans l'espace traquent aussi ces débris. Il pourrait s'agir de télescopes optiques, mais on n'en sait pas grand chose car il s'agit de matériel top-secret.

Les pays avec le plus d'engins dans l'espace, et la nature de ces derniers. (rockets bodies = corps de fusées) / Samantha Lee/Business Insider

Les données d'observations produites par ces systèmes sont transmises aux super-ordinateurs, qui aident à calculer l'orbite et à la comparer au catalogue des orbites et débris spatiaux déjà connus. S'il n'y a pas de correspondance, l'objet est marqué et ajouté à la liste.

Les super-ordinateurs de la SNN surveillent en permanence les orbites de tous les satellites et les morceaux de débris spatiaux catalogués remarquer tout risque de collision des jours à l'avance.

Quand la SSN alerte le monde sur de possibles collisions

En 2007, la Chine a détruit son propre satellite FY-1C , ce qui a créé d'innombrables débris spatiaux. Les points verts représentent les satellites en orbite basse. Celestrak/Analytical Graphics, Inc.

McKissock a dit que le réseau de surveillance envoyait deux sortes de rapports d'urgence à la NASA, aux opérateurs satellites et autres groupes: normal et avancé. 

La SSN publie un rapport d'urgence dit "normal", à l'attention du grand public, trois jours avant une collision dont la probabilité est de une chance sur 10.000. Puis la SSN met à jour l'alerte, plusieurs fois par jour ,jusqu'à ce que le risque de collision disparaisse.

Pour faire l'objet d'un rapport, un objet spatial doit être à une certaine distance d'un autre objet. En orbite terrestre basse, cette distance peut être égale à moins de un kilomètre, plus loin dans l'espace, en orbite géostationnaire, où la précision des orbites est moins fiable, la distance est de moins de cinq kilomètres.

Les rapports d'urgence dits "avancés" sont plus prudents, avec des marges de sécurité plus larges, pour permettre aux opérateurs satellites de prévenir les collisions plus de trois jours à l'avance. C'est le cas des 300.000 évènements notifiés par McKissock.

Parmi eux "seulement 655 étaient des risques à signaler en urgence", a-t-elle dit dans un email à Business Insider.

Et parmi ces 655 situations d'urgence à signaler, environ 579 appels de proximité ont été émis en orbite terrestre basse, une zone encombrée par des satellites de grande valeur.

Ce que font les opérateurs satellites quand ils reçoivent une alerte à la collision

Quand un opérateur satellite reçoit une alerte de la part de la SSN, il déplace généralement le satellite sur une orbite différente, en brûlant un peu de propergol.

La priorité numéro un est d'éviter d'abîmer des satellites qui valent plusieurs millions, ou milliards de dollars, et protéger les astronautes.

"C'est juste une question d'observation, et avec nos satellite actifs on garde le contrôle, on évite les collisions", a dit Gossner. "Cela devient un problème très important, pas seulement pour la perte des satellites, mais aussi pour tous les nouveaux débris que cela pourrait créer".

McKissock a ajouté "notre préoccupation quotidienne n'est pas si catastrophique, on évite pas des syndromes de Kessler tous les jours non plus".

Des débris spatiaux en orbite autour de la Terre. Wikimedia Commons.

Pour Gossner, le meilleur moyen de gérer ces débris spatiaux n'est pas la mise en place de filets spatiaux de haute technologie et autres technologies spatiales.

Par contre, il pense que ce serait plus efficace de trouver les déchets, les surveiller, alerter quant à leurs possibles collisions,  et être sûr que les sociétés et les gouvernements puissent désorbiter les nouveaux engins qu'ils ont lancé, de manière complètement contrôlée — ainsi, le problème ne va pas empirer.

Pour le moment, la surveillance permanente et les efforts d'alerte ont conduit Gossner à penser qu'il n'y avait aucun risque de syndrome de Kessler.

"Je ne dis pas que cela n'arrivera jamais, et je ne dis pas qu'il ne faut pas réfléchir et régler ce problème", a t-il dit. "Mais je ne le vois pas devenir, dans un futur proche, un problème impossible à gérer".

Version originale: Dave Mosher/Business Insider

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