Comment nettoyer l'espace?

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La quantité de débris en orbite autour de la planète a atteint «un point critique», affirme une étude américaine, pour laquelle le nombre de collisions, et donc de nouveaux débris, augmente de plus en plus, mettant en danger nos satellites et la vie des astronautes. Un an plus tôt, en juillet 2010, le directeur de l'Agence spatiale européenne prévenait déjà être obligé de modifier la trajectoire de deux satellites par mois à cause de cette pollution flottante

Devons-nous craindre la fin de la télévision par satellite? Va-t-on perdre des prévisions météorologiques qui commencent (tout juste) à être fiables? Faut-il oublier les coups de téléphone passés vers la Chine avec une réception parfaite? Comment pouvons-nous nettoyer l'espace?

Les chiffres varient d’un organisme à l’autre, mais la NASA répertoriait 19.000 objets de plus de 10 cm en 2009. 6.000 d’entre eux sont des satellites, dont seulement 1.000 sont toujours opérationnels. A ceux-ci s’ajoutent au moins 500.000 déchets entre 1 et 10 cm, et des dizaines de millions de débris de moins d’1 cm. Les débris spatiaux sont formés par les fusées porteuses, des étages de fusées  et autres «bouts» de satellites lâchés les uns après les autres lors de la mise en orbite d’un engin spatial, et par les collisions entre débris.

Même les millions d’ordures de moins d’1 cm peuvent causer de graves dégâts aux panneaux solaires ou satellites en activité, puisqu’ils tournent autour de la Terre à des vitesses phénoménales: entre 3 et 7,7 km par seconde. Les débris entrent en collision les uns avec les autres, créant ainsi une réaction en chaîne, appelée le syndrome de Kessler: dès que deux objets se heurtent, ils créent eux même des débris plus petits qui à leur tour heurteront d’autres débris, en créant de nouveaux, etc.

On ne peut pas détruire les morceaux de satellites et autres gros objets spatiaux qui flottent au moyen d’un laser par exemple, puisqu’ils exploseraient alors en de nombreux autres petits morceaux. Des lasers sont utilisés pour suivre le déplacement des débris, et un laser pourrait potentiellement produire de l'énergie et repousser un débris vers l'atmosphère terrestre (article au format PDF), mais il faudrait pouvoir cibler ces débris très précisément, ce qui est pour l'instant difficile . La seule solution est donc de faire en sorte que les objets se déplacent hors des altitudes nuisibles ou retombent dans l’atmosphère terrestre pour s’y désintégrer.

 

Trois techniques le permettent:

1. Envoyer un engin s’attacher à l’objet qu’on veut supprimer, puis lui faire démarrer ses moteurs pour redescendre avec le détritus direction l’atmosphère terrestre. Les deux brûleront en vol, et entre 0 et 40% des restes atteindront la surface du globe.

2. Attacher à l’objet un câble électrodynamique de plusieurs kilomètres: en traversant le champ magnétique de la terre, ce cable conducteur crée de l'électricité, et génère une force de Lorentz qui vient s'opposer au mouvement en orbite du débris, le faisant progressivement tomber dans l’atmosphère terrestre.

3. Attacher un ballon à l’objet et le gonfler. Le ballon augmente alors considérablement l'effet de traînée atmosphérique subi par le débris, ralentissant ainsi son déplacement en orbite et le faisant progressivement descendre vers l’atmosphère terrestre.

La première méthode est la plus appropriée aux gros déchets puisqu’elle permet de maîtriser précisément l’endroit où ils atterriront, et donc de les envoyer mourir dans un océan ou un désert. Les deux dernières peuvent être utilisées pour les plus petits déchets qui se désintègreront complètement lors de leur entrée dans l’atmosphère et ne représenteront pas de risque pour la population.

Les obstacles au nettoyage

Pourquoi n’utilisons-nous pas encore ces solutions, si elles existent? Parce qu’elles sont chères, et que le droit spatial international est un véritable casse-tête.

Une mission pour entraîner un débris usagé dans l’atmosphère terrestre –quelle que soit la solution utilisée– coûterait environ 300 millions d’euros. Soit 5 700 milliards pour nettoyer les 19.000 objets de plus de 10 cm sans compter tous les autres détritus.

On pourrait cependant imaginer des moyens de réduire ces coûts: s’arranger par exemple pour qu’une même laisse de cuivre raccompagne plusieurs objets l’un après l’autre, se détachant avant d’atteindre l’atmosphère et remontant en orbite grâce à un petit moteur. Ou bien imaginer une sorte de camion-poubelle de l'espace qui pourrait collecter plusieurs petits débris avant de réentrer dans l'atmosphère et d'y brûler. Mais la technologie n’en est pas encore là.

Droit International

En plus d’être très coûteux, nettoyer relèverait du casse-tête de droit international: la France ne peut pas décider de dégager un débris qui l’ennuie si celui-ci vient d’un satellite américain. Cela reviendrait à empiéter sur la juridiction des Etats-Unis, et dégager un débris de son orbite suppose de s’en approcher assez pour pouvoir l’examiner, et donc potentiellement en retirer des informations plus ou moins secrètes sur les technologies de cet autre Etat.

Pour l’instant, les différents Etats capables d’envoyer leurs engins dans l’espace se sont accordés sur des règles: par exemple, un satellite doit, dans les 25 ans suivant son décollage, se détruire d’une manière ou d’une autre. Ceux envoyés dans une orbite assez basse (en dessous de 2.000 km de la terre) doivent retomber dans l’atmosphère terrestre, où ils se désintègrent, et ceux qui se baladent en orbite géostationnaire (à 35.786 km de la terre) doivent se propulser dans l’orbite cimetière (à partir de 36.086 km de la terre, 300 de plus que l’orbite géo stationnaire), où ils ne risquent pas de gêner les satellites en activité.

Sauf que ces principes ne sont que des principes, pas des obligations légales, et tous les satellites qui ont terminé leur mission en orbite géostationnaire ne sont pas partis au cimetière. Même si tous les Etats –y compris ceux qui ne sont pas encore partis dans l’espace mais le feront dans le futur– respectaient ces règles, certaines altitudes sont déjà trop remplies d’ordures pour ne pas devenir dangereuses, au point de devoir arrêter d’y envoyer des satellites.

Cécile Dehesdin

L’explication remercie Heiner Klinkrad, directeur du secteur Débris spatiaux de l’Agence Spatiale Européenne, et Niklas Hedman, directeur du Bureau des Nations Unies dédié aux affaires spatiales.

Mise à jour le 10/08/2010: l'article a été modifié pour préciser les objets qui composaient les débris spatiaux ainsi que les trois techniques pour s'en débarrasser et les obstacles qui s'y opposent.

Article mis à jour le 02/09/2011, à l'occasion de l'étude américaine sur le niveau critique atteint par la quantité de débris dans l'espace.

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