Pollution de l'espace : la question du nettoyage des débris spatiaux de plus en plus d'actualité !
28.11.2017
Environnement
La destruction d'un satellite entrainant un nuage de débris spatiaux provoquant de multiples collisions et d'autres nuages de débris...un scénario récemment mise en scène dans le film Gravity d'Alfonso Cuarón. Depuis le lancement de Spoutnik 1 en 1957, le nombre d'objets en orbite n'a fait qu'augmenter. Que faire de ces débris spatiaux ? Une présentation du CNES fait le point sur les enjeux liés à la gestion de ces débris et sur les solutions de nettoyage de l'espace.
Le ciel est de plus en plus encombré par les débris spatiaux. La question du développement durable ne se pose donc pas seulement sur Terre mais concerne également l’espace !
Environnement
La mise en place d’une stratégie environnementale cohérente s’impose de plus en plus aux entreprises du fait de la complexité de la législation pour la protection de l’environnement et de la multiplicité des réformes. En effet, de nombreuses lois et réglementations ont récemment impacté les activités économiques (autorisation environnementale, concernant notamment les ICPE, loi de transition énergétique, loi biodiversité)
C’est à l’occasion de la Semaine européenne de réduction des déchets, organisée par l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) du 18 au 26 novembre 2017, que les experts du centre européen de technologie spatiale (CNES) de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) aux Pays-Bas se sont exprimés sur la question de la gestion des débris spatiaux via une vidéo publiée dans un numéro de Space.
Les experts du CNES font le point sur la quantité de débris errant dans l’espace :
- 8 000 tonnes de débris spatiaux dont 1 400 satellites actifs ;
- 29 000 à 30 000 objets de plus de 10 centimètres ;
- 750 000 objets de un centimètre ou plus ;
- 135 millions d’objets de 1 millimètre ou plus.
Pour rappel, les débris spatiaux peuvent être soit des objets entiers comme le dernier étage d’un lanceur, des sangles, des câbles, des panneaux solaires détachés…soit des fragments d’objets. Pour plus de détails sur les différents types de déchets spatiaux voir notre actualité du 22 juin 2011 « Les déchets dans l'espace : un danger pour la Terre ».
Tout débris est un danger, quelle que soit sa taille. En effet les débris peuvent graviter à une vitesse de 28 000 km/h, et à cette vitesse même un petit débris a une énergie cinétique très forte et peut faire exploser un satellite et générer un nouveau nuage de débris.
Si cette question de la gestion des débris spatiaux intéresse les agences spatiales, les fabricants ou les lanceurs de satellites c’est surtout parce que leur présence peut mettre en danger les missions spatiales. De plus en plus nombreux, ces débris d’engins spatiaux menacent de heurter les satellites en mission. Lors de la conférence des scientifiques de l’environnement spatial international tenue à Canberra en mai 2017, Ben Greene (responsable du Australia’s Space Environment Research Centre) a affirmé que le problème des débris spatiaux empirait chaque année et que 3 ou 4 satellites par an étaient perdus à cause de collisions avec des débris spatiaux.
Un autre enjeu, celui des débris qui ne se sont pas désintégrés lors de leur passage dans l’atmosphère et qui retombent sur Terre. Le CNES estime entre 10 et 20 % le nombre de débris spatiaux qui arrivent jusqu’à la surface de la Terre.
L’Agence spatiale européenne travaille sur la mise au point de techniques de récupération des débris spatiaux dans la cadre de la mission de nettoyage e.Deorbit. Il s’agit du premier programme mondial de ce genre.
Pour récupérer les débris spatiaux on distingue trois étapes/ challenges :
- identifier la cible et trouver une manière sûre de s’en approcher et de synchroniser la trajectoire orbitale ;
- capturer le débris spatial en toute sécurité. Deux mécanismes sont développés par le programme e.Deorbit :
- utilisation d’un bras robotique,
- utilisation d’un filet spatial,.
- faire redescendre le débris spatial vers la Terre en toute sécurité pour qu’il soit détruit lors du passage dans l’atmosphère.
Autre chantier, celui de la création de satellites nouvelle génération qui pourraient s’autodétruire lors de leur entrée dans l’atmosphère : si les panneaux solaires se désintègrent facilement, il n’est en pas de même pour certains composants plus résistants en acier ou en titane, pour lesquels une solution reste à trouver.
La Station spatiale internationale est régulièrement sur la trajectoire de débris spatiaux et doit manœuvrer pour les éviter. Les experts du CNES précisent que pour la protéger, sa structure est renforcée via le revêtement de deux couches protectrices dont une composée de Nextel et de Kevlar, qui sont des matériaux à très haute résistance. En effet au regard de la taille de la station, une collision avec un débris et une explosion serait catastrophique et génèrerait un nombre de débris spatiaux sans précédent.
Pour illustration, en octobre 2014, l’ISS a été contrainte de se dégager de son orbite pour éviter un projectile d’un diamètre inférieur à 10 centimètres.
Il n’existe actuellement pas de document international qui soit légalement contraignant en ce qui concerne les débris spatiaux.
Pour rappel, la France est le premier Etat à s’être doté d’un système légal traitant des débris spatiaux via les trois textes suivants :
- la loi n° 2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales ;
- le décret n° 2009-643 du 9 juin 2009 relatif aux autorisations délivrées en application de la loi n° 2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales ;
- l’arrêté du 31 mars 2011 relatif à la réglementation technique en application du décret n° 2009-643 du 9 juin 2009 relatif aux autorisations délivrées en application de la loi n° 2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales.
Il en ressort notamment que :
- le débris spatial est défini comme « tout objet spatial non fonctionnel d'origine humaine, y compris des fragments et des éléments de celui-ci, en orbite terrestre ou rentrant dans l'atmosphère terrestre » ;
- les autorisations de lancement, de maîtrise et de transfert de la maîtrise d'un objet spatial lancé et de retour sur Terre peuvent être assorties de prescriptions édictées notamment en vue de limiter les risques liés aux débris spatiaux ;
- la partie technique des dossiers de demande de ces autorisations doit contenir une étude d’impact sur l’environnement comprenant un plan de limitation des débris spatiaux et une étude de danger sur la production de déchets spatiaux à la suite d’une explosion, qui permettront ensuite à l’opérateur d’établir un plan de limitation de ces débris ;
- sont fixées des règles de conception des systèmes de lancement visant à limiter les débris spatiaux et à prévenir les risques de collision ;
- les systèmes spatiaux (ensemble constitué par un ou plusieurs objets spatiaux et par les équipements et installations qui leur sont associés) doivent être conçus, produits et mis en œuvre de façon à ne pas générer de débris au cours des opérations nominales de l'objet spatial et à l’issue de la phase de retrait de service.