Comment l'orbite terrestre basse se transforme en un tas d'ordures

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

La traînée de déchets de l'homme s'est longtemps étendue au-delà de la planète, loin dans l'espace. Alors que militants et politiques décident de ce qu'il faut faire des ordures ménagères sur Terre, des tonnes d'équipements usagés s'accumulent sur les orbites.

Voyons de quoi sont faites les décharges spatiales, où elles se trouvent et si des débris "célestes" peuvent nous tomber sur la tête (spoiler: cela s'est déjà produit).

Quel genre de déchets volent dans l'espace

L'ère spatiale a commencé avec le lancement du premier satellite artificiel en 1957. Depuis, l'humanité a lancé de nombreuses fusées et mis en orbite près de 11 000 satellites. Ces dernières années, le nombre de missions spatiales a considérablement augmenté. Désormais, l'espace proche de la Terre n'est pas seulement exploré par les États - des entreprises privées et des organisations à but non lucratif se sont jointes à l'entreprise. La charge sur les orbites augmente.

Comment le nombre d'objets dans l'espace proche de la Terre a changé

Cependant, les satellites, comme toute autre technique, tombent en panne et deviennent obsolètes. Ils sont remplacés par de nouveaux appareils, et les appareils défaillants sont contraints de vivre leur vie en orbite sous forme de ferraille. Dans les environs proches et lointains de notre planète, des "dépotoirs" sont apparus.

Tous les objets techniques inutilisables et leurs fragments sont classés comme débris spatiaux. Il s'agit en grande partie d'étages de fusées usagés, d'anciens satellites et de leurs fragments. Malgré les lancements constants de nouveaux appareils, les satellites qui fonctionnent en orbite sont bien moins que des « déchets ». Selon les estimations de l'Agence spatiale européenne (ESA), il y a 128 millions de minuscules débris dans l'espace proche de la Terre, dont la taille ne dépasse pas un centimètre, 900 000 fragments de 1 à 10 cm et 34 000 - plus de 10 cm A titre de comparaison: il n'y a que 3 satellites en fonctionnement, 9 thous.

L'humanité utilise le plus activement l'orbite terrestre basse (200-2000 km au-dessus du niveau de la mer). Cette partie de l'espace est la plus "densément peuplée" et en même temps la "plus sale". À une altitude de 650-1000 km, le premier "dépotoir" est situé - de vieux véhicules, des débris de différentes tailles et des satellites militaires avec des installations nucléaires "vivent" ici. De telles hauteurs pour le stockage d'objets potentiellement dangereux n'ont pas été choisies par hasard: elles peuvent être là pendant environ deux mille ans. Le deuxième "site d'essai" officiel est situé à une altitude d'environ 36 000 km - tous les satellites qui ont servi depuis l'orbite géostationnaire y sont envoyés.

Cependant, les débris spatiaux "volent" non seulement dans des endroits spécialement désignés pour cela. Une collision avec des débris dans l'espace proche de la Terre peut se produire n'importe où, car il est presque impossible de prédire le mouvement de petites particules. Mais il est vraiment possible d'esquiver de gros fragments - la plupart d'entre eux sont surveillés par les agences spatiales mondiales. Si dans les années à venir des entreprises telles que SpaceX, OneWeb et Amazon déploient des milliers de satellites de communication au-dessus de la Terre, les spécialistes devront surveiller beaucoup plus attentivement le mouvement en orbite afin d'éviter les accidents.

Qui suit les débris dans l'espace

Selon l'ESA, les réseaux d'observation spatiale ne suivent régulièrement que 28 000 débris particulièrement gros. Le réseau américain de surveillance spatiale est l'un des principaux services d'analyse de trajectoire de débris spatiaux. Les experts tiennent un catalogue où sont amenés des objets de plus de 5 à 10 centimètres de l'orbite terrestre basse et des débris à partir de 30 centimètres situés à proximité du géostationnaire.

Aux États-Unis, il existe d'autres centres qui collectent et traitent des données non seulement sur les « déchets », mais aussi sur les appareils en fonctionnement. Leurs géolocalisations sont publiées dans le domaine public sur la ressource Space Track, et depuis Twitter du 18th Space Control Squadron, vous pouvez vous renseigner sur la destruction de certains véhicules. Sur la base de ces informations, une carte en ligne Stuff in Space a été créée, qui montre en temps réel la position des satellites (points rouges), des corps de fusée (bleu) et des débris spatiaux (gris). La carte est mise à jour quotidiennement et démontre clairement la "relation" étroite entre les appareils en fonctionnement et les "déchets".

Les pays d'Europe, la Russie et la Chine observent également des mouvements sur des "pistes" spatiales à l'aide de télescopes ou de radars géostationnaires. Les collisions en orbite sont rares, grâce aux services qui calculent la probabilité de crash.

D'où viennent les débris spatiaux ?

Malgré le fait que les collisions dans l'espace soient rares, elles affectent sérieusement la croissance des "dépotoirs célestes". L'un des accidents spatiaux les plus graves s'est produit en 2009: le satellite de communication américain Iridium et l'appareil militaire russe inopérant « Kosmos-2251 » n'ont pas pu se disperser. Leur "rencontre" a donné naissance à un grand nuage de petits débris et à plus de 1,5 mille gros fragments, qui restent à ce jour dans l'espace proche de la Terre.

Les chercheurs appellent les explosions la principale raison de la formation de débris spatiaux. Le plus souvent, ils se produisent en raison d'une fuite ou d'un échauffement du carburant, qui reste dans les réservoirs des étages supérieurs déjà épuisés, les derniers étages des fusées et des satellites. L'équipement explose en raison de défauts de conception ou de l'impact de l'environnement spatial difficile. Par exemple, en 2018, les étages supérieurs russes et américains "Fregat" et "Centaur" se sont écrasés en orbite, en 2012, notre "Briz-M" a été dispersé en fragments. En mars 2021, un ancien satellite météorologique américain a explosé et, il y a un an, un étage de la fusée soviétique Cyclone-3, qui était dans l'espace proche de la Terre depuis 29 ans, s'est transformé en 75 fragments à la dérive.

Les tests d'armes anti-satellites laissent une grande traînée de débris. En 2007, la Chine a détruit son propre Fengyun-1C avec un missile à moyenne portée à une altitude de 865 km. Formé d'environ 3, 5 mille gros objets et un nombre incalculable de fragments jusqu'à 5 centimètres. En 2019, l'Inde a également tiré une fusée sur son satellite - environ 400 débris dispersés sur des orbites allant de 200 à 1600 km.

Les spécialistes de l'ESA ont analysé plus de 560 cas de destruction d'appareils. Comme ils le notent, il existe d'autres raisons à la formation de débris spatiaux en orbite. Souvent, certaines de ses pièces sont déconnectées de l'appareil, il est détruit en raison d'imperfections de la structure ou tombe en panne lors de l'interaction avec l'atmosphère terrestre.

Raisons de la destruction des engins spatiaux

En 2020, des spécialistes de RS Components ont analysé lesquelles des puissances spatiales encombraient l'espace plus fortement que d'autres. Il s'est avéré que la plus grande partie de l'épave retrouvée aujourd'hui appartient à la Russie et aux pays de la CEI - 14 403 fragments. En deuxième place se trouvent les États-Unis (8734), en troisième - la Chine (4688).

Pourquoi les décharges spatiales sont dangereuses

Les satellites modernes sont équipés d'une protection contre les micrométéorites et les débris spatiaux, mais "l'armure" ne sauve pas toujours. Les débris de l'explosion continuent de se déplacer à une vitesse initiale. Comme il n'y a pas de force de friction perceptible dans l'espace et que la gravité habituelle n'agit pas, ils ne ralentissent pratiquement pas.

Leur vitesse peut atteindre 8 à 10 km/s, ce qui est presque sept fois plus rapide qu'une balle. Les coups des fragments les plus lents peuvent également être fatals. Les pièces de plus de 10 cm sont capables de détruire complètement les avions. Les collisions avec des fragments de plus de 1 cm perturbent le fonctionnement de l'engin spatial ou provoquent des explosions d'objets inopérants. Les particules millimétriques laissent dans la plupart des cas des fissures et des éclats sur les boîtiers.

En 2016, un minuscule débris de la taille d'un grain de poussière a laissé une entaille de 7 mm sur la vitre de la fenêtre de l'ISS. Les collisions avec d'éventuels fragments de débris sont dangereuses pour la station spatiale, car elle se déplace en orbite à une vitesse de plus de 7,6 km/s. L'ISS effectue régulièrement des manœuvres d'évitement et corrige son orbite: les panneaux anti-météorites ne sont pas en mesure de protéger l'équipage en cas de collision avec de gros débris. Parfois, les cosmonautes sont obligés d'évacuer la station et d'attendre le moment d'une approche dangereuse des débris spatiaux dans le vaisseau Soyouz, afin de quitter rapidement le "naufrage" si nécessaire.

La plupart des manœuvres de l'engin spatial sont effectuées pour éviter les "rencontres" avec des débris. Ces actions sont coûteuses. Les experts passent des heures à calculer les risques et à planifier une nouvelle trajectoire. Au moment de la manœuvre, du carburant est consommé, que vous devez emporter avec vous "en réserve", et les appareils "rester au repos" - ils ne transmettent pas les données nécessaires aux chercheurs.

Pour les habitants de la Terre, les débris spatiaux ne constituent pas une menace sérieuse. De petits appareils parviennent à se consumer dans l'atmosphère, tandis que de grandes parties usées de fusées ou de satellites, en règle générale, sont abaissées le long d'une trajectoire donnée dans l'océan Pacifique ou dans des territoires inhabités du Kazakhstan. Une seule fois, des débris spatiaux artificiels ont frappé une personne. En 1997, l'épave d'un lanceur américain Delta II est tombé sur Lottie Williams, une habitante de l'Oklahoma. La jeune fille fut déçue d'apprendre que ce n'était pas un morceau d'étoile qui lui était tombé sur l'épaule, mais un fragment de réservoir de carburant.

Le consultant scientifique de la NASA, Donald Kessler, a fait une prédiction désagréable en 1978. Par la suite, le phénomène qu'il a décrit a été appelé « syndrome de Kessler ». Selon l'astrophysicien, un jour la concentration de "déchets" dans l'espace augmentera tellement que le nombre d'accidents commencera à croître de manière incontrôlable. Les débris s'écraseront sur les avions, et ceux-ci seront déchiquetés et « attaqueront » d'autres objets. Des tas de ferraille rendront les orbites inférieures inutilisables et une ceinture de déchets apparaîtra autour de la Terre, rappelant les anneaux de Saturne. Certains experts pensent que la concentration critique d'objets artificiels en orbite a déjà été atteinte.