Origine des débris
Toutes les activités spatiales sont sources de débris. On peut citer notamment :
- les étages de lanceurs et les fragments issus de ces derniers comme les morceaux de boucliers thermiques
- les fragments d'engins spatiaux utilisés ou non
[dans ce dernier cas par exemple, les tests de destruction de satellites lors d'opération militaire sont également une source de débris. La Chine, par exemple, a fait exploser un vieux satellite météorologique lors de l'essai d'un missile anti-satellite en janvier 2007, ce qui a provoqué la création de débris répertoriés fin septembre 2007]
- les satellites non utilisés
- les divers éléments qui ont échappé des mains de l'Homme, comme des outils utilisés lors de sorties spatiales.
Mesures de préventions
Afin de réduire le risque de création de nouveaux débris spatiaux, plusieurs mesures ont été proposées:
La passivation des étages supérieurs après utilisation par largage du carburant résiduel, pour limiter le risque d'une explosion des imbrûlés hypergoliques qui engendrerait des milliers de nouveaux débris. Ou encore la désorbitation rapide de ces étages supérieurs en utilisant ce carburant résiduel.
La désorbitation des satellites en fin de vie serait une mesure efficace, une telle manœuvre volontaire a déjà été faite avec succès pour le satellite français Spot-1 fin 2003, réduisant sa présence post-mortem en orbite de 200 à 15 ans[
]. Mais elle requiert parfois trop de carburant ou doit avoir lieu trop longtemps après la mise en orbite pour garantir son succès. Dans ces cas-là, elle pourrait être effectuée grâce à un câble électrodynamique déroulé depuis le satellite et qui le ralentirait et abaisserait son orbite jusqu'à une altitude où la traînée atmosphérique provoquerait rapidement la désorbitation[
].
Pour les altitudes où la désorbitation n'est pas économiquement envisageable, telle que l'orbite géostationnaire, le satellite est transféré vers une orbite de rebut où ne se trouve aucun engin opérationnel.
Plusieurs propositions ont été faites pour rabattre les débris vers l'atmosphère terrestre telles que des remorqueurs automatisés[ ], un balai laser (pour détruire les particules ou les dévier vers une orbite plus basse), de gigantesques boules d'aérogel pour absorber les impacts et éventuellement précipiter les débris capturés vers l'atmosphère. Néanmoins, actuellement le principal effort est porté sur la prévention des collisions par la surveillance des plus gros débris et les mesures contre la création de nouveaux.
D'autres idées impliquent la création d'une « décharge » orbitale où seraient rassemblés les plus gros objets afin d'éviter les collisions et de stocker ces ressources de matériaux pour le futur.
Surveillance des débris spatiaux
 Cartographie des principaux débris spatiaux en orbite terrestre basse |  Cartographie vue d'au-delà de l'orbite géosynchrone |
L'
USSPACECOM tient à jour un catalogue contenant environ objets (de plus de 10 cm en
orbite basse et de plus de 1 m en
orbite géostationnaire), aussi dans le but de ne pas les confondre avec des missiles ennemis. Les observations collectées depuis plusieurs installations radars et télescopes, ainsi qu'un télescope spatial
[
], sont utilisées pour entretenir ce catalogue. Cependant, la majorité des débris ne sont toujours pas observés. Selon l'Institute of Aerospace Systems de
Braunschweig, il y aurait plus de 330 millions d'objets artificiels d'un diamètre d'au moins un millimètre en orbite terrestre
[ ].
Cet institut est à l'origine du modèle de distribution et de vitesse des débris nommé MASTER (Meteoroid and Space Debris Terrestrial Environment Reference) et utilisé par l'ESA pour calculer les probabilités et directions de collision en orbite. L'agence européenne possède un catalogue de débris qu'elle suit avec un réseau d'observatoires et de radars pour corroborer ce modèle.
Le satellite LDEF avant son déploiement par Challenger au dessus de la Floride
Le retour sur Terre de matériel orbital est aussi une précieuse source d'informations sur l'environnement de débris de tailles submillimétriques. Le satellite
LDEF, déployé par la mission STS-41-C
Challenger et récupéré par STS-32
Columbia, a passé 68 mois en orbite. L'examen minutieux de sa surface a permis d'analyser la distribution directionnelle et la composition du flux de débris. Le satellite européen
Eureca, déployé par STS-46
Atlantis et récupéré 326 jours plus tard par STS-57
Endeavour a révélé un millier d'impacts sur ses
panneaux solaires et 71 sur son corps, de 100
µm à mm
[
].
Les remplacements des panneaux solaires du télescope spatial Hubble lors des missions STS-61 Endeavour et STS-109 Columbia apportèrent incidemment de nouvelles précisions pour le modèle d'environnement des débris spatiaux.
Diagramme de Gabbard
Diagramme de Gabbard des 300 débris issus de l'explosion du 3e étage d'une fusée Longue Marche, 5 mois après son lancement
Les groupes de débris issus de la désagrégation de satellites sont analysés grâce à un diagramme dit « de Gabbard »
dans lequel le
périgée et l'
apogée de chaque débris est représenté en fonction de sa période orbitale. Les débris projetés dans le sens du déplacement orbital augmentent en apogée et en période, ils correspondent aux deux bras droits du X. Les débris projetés dans le sens rétrograde ont un périgée et une période diminués (les deux bras gauches du X). Les projections dans les directions perpendiculaires à l'orbite influent peu sur les caractéristiques de période, d'apogée et de périgée, les débris dans ce cas sont concentrés autour du centre de la croix
[ , page 13
].
L'étude de la distribution des éléments de ce diagramme permet aussi de déterminer les causes de la fragmentation[ , page 23
].
Anecdotes
Lottie Williams est la première et la seule personne à ce jour (novembre 2006) à avoir été touchée par un débris spatial d'origine humaine. Alors qu'elle se promenait dans un parc de
Tulsa,
Oklahoma, le 22 janvier 1997 à 3h30, elle remarqua une lueur dans le ciel qu'elle prit pour une étoile filante. Quelques minutes plus tard, elle fut frappée à l'épaule par un objet métallique sombre de 15 cm qui s'avéra plus tard être une pièce de réservoir d'une fusée
Delta II lancée en 1996. Elle ne fut pas blessée.
Dans la culture populaire
- L'anime manga Planetes relate les aventures d'une équipe de collecteurs de débris spatiaux.
- La série TV Dead Like Me commence par la mort du personnage principal, tuée par la chute de la lunette des toilettes de la station Mir.
- Dans l'épisode Déchets dans l'espace de la série TV des années 1970 UFO, alerte dans l'espace, le héros découvre un satellite alien dissimulé parmi les débris orbitant notre planète.
Références
Droit français : arrêté du
20 février 1995 relatif à la terminologie des sciences et techniques spatiales.
Voir aussi
Liens externes
Avaruusromu
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- publié le 21 mars 2006 dans The Yomiuri Shimbun)
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