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Des millions de débris spatiaux s'accumulent en orbite, ils pourraient devenir dangereux

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Des millions de débris spatiaux s'accumulent en orbite, ils pourraient devenir dangereux
L'accumulation des débris spatiaux augmente le risque de collisions en orbite. © ESA

Ils sont plusieurs dizaines de millions, s'accumulent loin au-dessus de nos têtes et pèsent plus de 8 000 tonnes, selon la NASA. Les débris spatiaux, de plus en plus nombreux et deviennent un enjeu de préoccupation majeure. Car, en cas de collision, ils peuvent affecter le fonctionnement des satellites et des sondes en orbite. Au risque de perturber connexions internet, GPS, réseaux de télécommunications, stations météo, voire opérations militaires… La Station spatiale internationale (ISS) a ainsi dû effectuer à plusieurs reprises des manœuvres d'évitement pour ne pas se retrouver sur la trajectoire de débris spatiaux et éviter tout dommage sur sa structure.

C'est pour évoquer la situation actuelle et anticiper l'avenir que s'ouvre aujourd'hui (en visioconférence) une conférence internationale sur les débris spatiaux, organisée par l'Agence spatiale européenne. "La conférence va permettre de faire un point sur les chiffres, les simulations, sur les avancées technologiques, sur les connaissances du phénomène… ce sera un 'état de l'art de la technologie'", expose Pierre Omaly, expert débris spatiaux au sein du Centre national des études spatiales (CNES). L'occasion de faire le point sur ces objets qui errent à plus de 700 kilomètres au-dessus de la Terre.

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Qu'est-ce qu'un débris spatial ?

Un débris spatial est "un objet artificiel en orbite qui n'est pas fonctionnel", décrit le CNES. "Le mot 'débris' couvre une population large et variée, qui va de la toute petite taille, éclat de peinture, boulon, à du très gros, étage de lanceur, satellite 'mort', avec des objets structurés comme un satellite, à des choses qui le sont moins, à l'image de débris issus d'explosion ou de collision, de forme quelconque", explique Florent Muller, directeur du programme Connaissance et anticipation de l'ONERA (Office national d'études et de recherches aérospatiales). "Il existe aussi des débris 'exotiques', comme les gouttelettes de sodium, issues de cœurs nucléaires de vieux satellites russes."

À l'heure actuelle, ce sont plusieurs dizaines de millions d'objets qui gravitent en orbite. On estime aujourd'hui le nombre d'objets supérieurs à 8 cm à 34 000, ceux qui mesurent entre 1 et 10 cm à 900 000. Sans compter tous les objets encore plus petits, de quelques millimètres à peine.

Comment s'organise la surveillance des débris spatiaux en France ?

Selon l'armée de l'Air et de l'espace (AAE), ce sont pas moins de 12 000 objets spatiaux qui survolent le territoire national au quotidien. Elle chiffre par ailleurs à 60 le nombre de risques de collision par an.

À l'heure actuelle, la France dispose de plusieurs systèmes propres qui surveillent l'espace — et donc les débris — mais elle compte aussi sur les données fournies par le 18th Space Control Squadron, qui tient à jour un "catalogue" des débris spatiaux, baptisé Space Track. Ce catalogue est complété en Europe par le consortium EU-SST, dont le rôle est de proposer un service de gestion des risques en orbite. En clair, un opérateur abonné à ce service est prévenu avec un certain préavis lorsqu'il existe un risque de collision et peut donc changer la trajectoire de son véhicule spatial pour empêcher qu'il ne soit endommagé. Dans ce domaine, l'ONERA a d'ailleurs fourni au CNES le premier logiciel de prévision de collisions en 1997.

La France peut notamment compter sur le système GRAVES. S'il a été conçu en premier lieu pour des besoins militaires, il permet également "détecter et suivre les objets actifs, les satellites et les objets d'intérêt", explique Florent Muller. Le système est en cours de rénovation et permettra entre autres "de détecter plus d'objets, plus précisément, assurant (…) une meilleure prédiction des collisions".

Ce débris de 70 kg est l'enveloppe en titane d'un moteur issu du 3ème étage d'un lanceur Delta II, tombé en Arabie Saoudite en 2001. NASA

Pour quelles raisons les débris spatiaux peuvent-ils être dangereux ?

"Un débris qui dépasse le centimètre est considéré comme dangereux", indique Pierre Omaly, qui ajoute : "Notre crainte, c'est que des objets qui sont là-haut se rentrent dedans et génèrent à leur tour des débris". Avec plus de 5 000 lancements opérés depuis Spoutnik 1 en 1957, les débris spatiaux s'accumulent, notamment en orbite basse (entre 700 et 1 000 km d'altitude) même si l'orbite géostationnaire (36 000 km d'altitude) n'est pas épargnée non plus.

Si les débris orbitent à une vitesse d'environ 7 à 8 km/s, la vitesse d'impact se rapproche davantage des 10 km/s et c'est pourquoi même des objets de quelques millimètres peuvent causer de gros dégâts, explique la NASA. La comparaison du CNES est parlante : "Ainsi, un objet de 1 cm de diamètre aura la même énergie qu'une berline lancée à 130 km/h".

Deux débris peuvent ainsi occasionner encore plus de débris et provoquer des réactions en chaîne qui augmenteront encore davantage le nombre de débris (syndrome de Kessler), mais les débris peuvent aussi toucher les objets spatiaux opérationnels : en 2009 par exemple, le véhicule russe Kosmos 2251, hors service depuis 1995, avait percuté le satellite de télécommunications Iridium 33 américain, provoquant sa destruction totale ainsi qu'une nuée de débris.

Dernier danger, sur Terre cette fois-ci. Si la majorité des débris se désintègre lors de leur rentrée dans l'atmosphère, 10 à 20% atteignent tout de même la surface du globe. Heureusement, la plupart tombent dans le mer, mais certains peuvent toucher des zones habitées.

Pourquoi devient-il urgent de s'en préoccuper ?

Une des difficultés posée par les débris spatiaux, c'est "la méconnaissance du phénomène de collision", qu'on "ne peut pas modéliser ni reproduire sur Terre", selon Pierre Omaly. Il ajoute : "Lorsqu'on regarde l'évolution, on voit que la courbe des débris spatiaux augmente depuis 1957 et la progression linéaire initiale devient depuis deux ans assez exponentielle".

L'avènement du New Space et des opérateurs commerciaux (SpaceX, Blue Origin...) avec des lancements de constellations de satellites, mais aussi les CubeSat, sont autant d'objets qui sont déployés dans l'espace et qui viennent s'ajouter aux missions menées par les agences spatiales nationales telles que l'ESA ou la NASA.

L'étau se resserre donc au-dessus de nos têtes. Pierre Omaly est prudent, mais réaliste : "Pour l'instant, on gère, avec des manœuvres d'anti-collision, mais on sent qu'il y a de plus en plus d'alertes. Il faut à présent déterminer à partir de quel moment on ne saura plus gérer, c'est une vraie question et il est difficile d'y répondre. C'est comme le réchauffement climatique : on voit les signes, mais on continue à vivre, on s'habitue à la situation jusqu'à ce qu'on ne sache plus la gérer. Cette question occupe 65% de mon temps, il faut trouver des indices, des chiffres, des paramètres, qui vont nous dire quel est le seuil où il faudra arrêter."

Comment faire pour assurer la sécurité dans l'espace et sur Terre ?

Première étape : arrêter de produire des nouveaux débris et disposer de contraintes réglementaires. "Lorsqu'on envoie un satellite, il faut qu'il soit suffisamment fiable pour ne pas exploser et une fois que le véhicule aura fini ses opérations, il ne devra pas rester plus de 25 ans en orbite", explique Pierre Omaly, qui précise que la règle des 25 ans pourrait rapidement devenir obsolète et être revue à la baisse. Concernant la réglementation, "la France a ainsi été la première nation à mettre en place des dispositions réglementaires et à les inclure dans la loi en 2008, qui fixent les règles dès le départ et permettent aux industriels "d'avoir un cadre fixe pour développer leurs produits". Mais ce n'est pas le cas partout...

Des projets visent également à développer des équipements pour aller retirer les plus gros objets spatiaux — regroupés sous l'appellation ADR, pour Active Debris Removal. On y retrouve entre autres les "remorqueurs de l'espace", des sortes de bras robotiques pour capturer les débris et les faire redescendre sur Terre. Astroscale a récemment lancé un démonstrateur, tandis que l'Agence spatiale européenne a accordé un financement au projet suisse ClearSpace, qui doit être lancé en 2025.

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