- 1. Origine et nature des débris orbitaux
- 2. Détection des débris spatiaux et catalogage
- 3. Les risques liés à l’existence des débris spatiaux
- 4. Les paramètres influençant l’évolution de la pollution orbitale
- 5. Les solutions possibles contre la menace des débris spatiaux
- 6. Vers une utilisation pérenne de l’espace à long terme
- 7. Bibliographie
DÉBRIS SPATIAUX
Les solutions possibles contre la menace des débris spatiaux
Objets artificiels en orbite autour de la Terre
NASA
Que peut-on faire pour éviter les risques liés à la présence de débris spatiaux de plus en plus nombreux ? Quelques palliatifs sont proposés : les éviter, s’en protéger, en réduire la production ou les éliminer.
Les manœuvres d’évitement
Pour les plus gros débris (supérieurs à 10 cm de diamètre), il est théoriquement possible de prédire une collision avec un satellite donné. Les gros objets étant catalogués, il « suffit » donc de propager dans le temps leurs trajectoires afin d’identifier un risque éventuel de collision, puis de modifier légèrement l’orbite de l’un des deux objets afin de l’éviter. En pratique, c’est un processus très complexe du fait de la très forte incertitude concernant la connaissance des paramètres orbitaux. Ainsi, les éléments orbitaux du catalogue général ne sont précis qu’à une dizaine de kilomètres près environ, ce qui rend illusoire toute prévision rigoureuse. Il faut procéder en plusieurs étapes afin d’affiner la connaissance des trajectoires, d’abord avec des méthodes numériques utilisant les données des jours et semaines précédant le calcul, puis en mettant en œuvre des moyens d’observation supplémentaires dédiés, si ceux-ci sont disponibles. La France, par exemple, se sert dans de tels cas des données issues des radars de l’armée de l’air (Graves, Satam), ce qui aboutit à une connaissance très précise du risque réel et permet de procéder, si cela semble nécessaire, à une manœuvre d’évitement. Le Centre d’orbitographie opérationnelle (COO) du CNES, à Toulouse, protège ainsi grand nombre de satellites actifs, offrant même ce service à des opérateurs étrangers. À titre d’exemple, le CNES a dû gérer plus de 450 000 alertes collision en 2015 concernant ses satellites en orbite basse, et a procédé à vingt et une manœuvres d’évitement. Ce sont des opérations lourdes et complexes, mais efficaces. Ce procédé a malheureusement ses limites, ne pouvant par définition pas empêcher une collision entre deux gros débris non manœuvrants…
Les mesures de protection
Blindage de satellite
NASA
Les satellites peuvent être conçus pour résister à des impacts de débris grâce à des blindages rapportés sur la structure. Ces boucliers, théorisés depuis la fin des années 1940 et mis en œuvre lors des premiers vols spatiaux habités, consistent en général en un empilement de couches de diverses natures (métalliques, Kevlar ou assimilé) qui sont séparées de quelques centimètres. La première couche casse le débris incident en plusieurs morceaux plus petits, sans toutefois les arrêter ; la deuxième les fragmente en morceaux de plus petite taille encore, et ainsi de suite jusqu’à n’obtenir qu’un nuage de poussière qui atteint la paroi à protéger sans l’endommager. Ces protectionssont efficaces pour des débris allant jusqu’à un centimètre de diamètre. Au-delà, l’énergie d’impact (qui varie autant que le cube du rayon du débris, donc huit fois plus d’énergie pour un débris deux fois plus gros), est telle qu’un blindage ne peut pas l’arrêter. Ces boucliers sont très utilisés sur les véhicules habités ou habitables, comme les stations spatiales et les cargos ravitailleurs – le Japonais HTV (H-II Transfer Vehicle), l’Européen ATV (Automated Transfer Vehicle), l’Américain Cygnus… C’est plus rarement le cas pour les satellites non habités, car de telles protections posent de nombreux problèmes : elles sont complexes à mettre en œuvre, lourdes, coûteuses et peuvent perturber les fonctions mêmes du satellite. De plus en plus de satellites sont aujourd’hui conçus en intégrant des règles de « blindage intrinsèque », c’est-à-dire en se servant de l’aménagement interne du satellite pour minimiser les conséquences d’éventuelles collisions. Ainsi, au lieu d’installer l’ordinateur de bord sur la paroi principale du satellite[...]
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Écrit par
- Christophe BONNAL : ingénieur expert senior à la direction des lanceurs du Centre national d'études spatiales (CNES), président de la commission débris spatiaux de l'Académie internationale d'astronautique
Classification
Médias
Évolution du nombre d’objets artificiels dans l’espace
Encyclopædia Universalis France
Distribution des objets artificiels en orbite (taille supérieure à 10 cm)
Encyclopædia Universalis France
Radar Graves
Stephane Muratet/ ONERA
Autres références
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KESSLER SYNDROME DE
- Écrit par Christophe BONNAL
- 980 mots
- 1 média
Dans un article publié le 1er juin 1978 dans la revue scientifique américaine Journal of GeophysicalResearch, les auteurs Donald J. Kessler et Burton G. Cour-Palais, deux experts de la NASA, identifiaient le risque d’une multiplication exponentielle du nombre de débris spatiaux (ou débris...
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NEWSPACE
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