Malgré les progrès de la technologie, et dans la compréhension de l'environnement spatial, la nécessité d'accélérer considérablement le rythme d'application des mesures proposées pour réduire la création de débris a été identifiée lors de la plus grande conférence européenne sur les débris spatiaux (plus via le Consensus international sur la menace des débris). Crédit :Agence spatiale européenne
Des fragments tourbillonnants d'efforts spatiaux passés sont piégés en orbite autour de la Terre, menaçant notre avenir dans l'espace. Heures supplémentaires, le nombre, la masse et la surface de ces objets de débris augmentent régulièrement, augmentant le risque pour les satellites fonctionnels.
Le bureau des débris spatiaux de l'ESA surveille en permanence cette situation de débris en constante évolution, et publie chaque année un rapport sur l'état actuel de l'environnement des débris.
Depuis le début de l'ère spatiale en 1957, tonnes de roquettes, des engins spatiaux et des instruments ont été lancés dans l'espace. Initialement, il n'y avait aucun plan pour savoir quoi faire avec eux à la fin de leur vie. Depuis, les nombres ont continué d'augmenter et les explosions et les collisions dans l'espace ont créé des centaines de milliers d'éclats de débris dangereux.
"Le plus gros contributeur au problème actuel des débris spatiaux sont les explosions en orbite, causés par l'énergie résiduelle (carburant et batteries) à bord des engins spatiaux et des fusées. Malgré des mesures en place depuis des années pour éviter cela, nous ne voyons aucune diminution du nombre de tels événements. Les tendances en matière de stockage en fin de mission s'améliorent, mais à un rythme lent, " explique Holger Krag, Responsable du programme de sécurité spatiale.
Réduire la création de débris
« Compte tenu de l'augmentation constante du trafic spatial, nous devons développer et fournir des technologies pour rendre les mesures de prévention des débris infaillibles, et l'ESA fait exactement cela par le biais de son programme de sécurité spatiale. En parallèle, les régulateurs doivent surveiller de plus près l'état des systèmes spatiaux ainsi que l'adhésion mondiale à la réduction des débris sous leur juridiction".
Il existe de nombreuses façons de créer des débris dans l'espace. Pour chaque « événement de fragmentation », des milliers de morceaux de débris dangereux peuvent être ajoutés à l’orbite terrestre. Crédit :Agence spatiale européenne
Il existe désormais des directives et des normes internationales qui indiquent clairement comment nous pouvons parvenir à une utilisation durable de l'espace :
De nombreuses agences spatiales, les entreprises privées et autres acteurs de l'espace changent leur comportement pour adhérer à ces directives, mais est-ce suffisant ?
Des tendances inquiétantes
Nous faisons de plus en plus de débris
Le nombre de débris d'objets, leur masse combinée, et la superficie totale qu'ils occupent n'a cessé d'augmenter depuis le début de l'ère spatiale. Ceci est en outre alimenté par un grand nombre de ruptures en orbite d'étages d'engins spatiaux et de fusées.
La surface totale occupée par les débris spatiaux est importante car elle est directement liée au nombre de collisions auxquelles nous nous attendons à l'avenir. En l'état, les collisions entre les débris et les satellites en fonctionnement devraient dépasser les explosions en tant que principale source de débris.
80 % des fusées lancées tentent désormais de « nettoyer » l'orbite terrestre basse - dont la grande majorité le font avec succès - contre un peu plus de 20 % au début du millénaire. Crédit :Agence spatiale européenne
Les événements générateurs de débris sont devenus plus fréquents
En moyenne au cours des deux dernières décennies, 12 « fragmentations » accidentelles se sont produites dans l'espace chaque année – et cette tendance est malheureusement en augmentation. Les événements de fragmentation décrivent les moments où des débris sont créés en raison de collisions, explosions, problèmes électriques et même simplement le détachement d'objets en raison des conditions difficiles dans l'espace.
Du bon côté
Des tentatives sont faites pour suivre les règles (pas encore assez)
Bien que tous les satellites ne soient pas actuellement conformes aux directives internationales, de plus en plus d'acteurs de l'espace tentent de s'en tenir aux règles. Au cours de la dernière décennie, 15-30% des objets, ou des charges utiles lancées sur des orbites non conformes dans la région de l'orbite terrestre basse (à l'exclusion des engins spatiaux liés aux vols spatiaux habités) avaient tenté de se conformer aux mesures de réduction des débris. Entre 5% et 20% l'ont fait avec succès, culminant à 35% en 2018 en raison de la désorbite active de la constellation Iridium.
Le nombre de petits satellites lancés en orbite proche de la Terre a considérablement augmenté au cours des 10 dernières années, en partie à cause de l'essor des constellations de satellites. Crédit :Agence spatiale européenne
Plus de roquettes sont éliminées en toute sécurité
Quand il s'agit de fusées, de plus en plus sont éliminés de manière durable. Entre 40 et 80 % des personnes en orbite terrestre basse non conforme cette décennie ont tenté de se conformer aux mesures de réduction des débris. Parmi ceux-ci, 30-70% l'ont fait avec succès.
De toutes les fusées lancées au cours de la dernière décennie, 60 à 80 % (en termes de masse) ont respecté les mesures d'atténuation. Certaines fusées sont sur des orbites terrestres basses qui les conduisent à se désintégrer naturellement dans l'atmosphère terrestre, mais une quantité importante de fusées est renvoyée dans l'atmosphère terrestre où elles brûlent ou sont forcées de rentrer au-dessus de zones inhabitées. De telles pratiques se multiplient, avec environ 30% des roquettes rentrant en toute sécurité de manière contrôlée depuis 2017.
C'est une très bonne nouvelle. Les corps de fusée sont parmi les plus gros objets que nous envoyons dans l'espace et courent un risque élevé d'être impliqués dans des collisions catastrophiques. Toutes les mesures pour s'assurer qu'ils ne restent pas en orbite après un maximum de 24 heures à compter du lancement doivent être célébrées.
Plus de satellites placés sur des orbites à basse altitude où ils brûlent naturellement
La quantité de "trafic" lancé dans la région protégée en orbite terrestre basse - jusqu'à 2000 km d'altitude - change considérablement, notamment en raison de la prolifération des petits satellites et des constellations.
Plusieurs fois ces dernières années, tous les satellites en orbite géostationnaire ont tenté de s'écarter de manière responsable une fois qu'ils ont atteint la fin de leur mission. Crédit :Agence spatiale européenne
Environ 88 % des petites charges utiles lancées dans cette région adhéreront naturellement aux mesures d'atténuation des débris spatiaux en raison de leur faible altitude, ce qui signifie qu'ils se brisent dans l'atmosphère terrestre.
On estime qu'entre 30 et 60 % de toute la masse des satellites (à l'exclusion des vols spatiaux habités) respectent les directives de fin de vie pour la même raison.
"L'augmentation accélérée du nombre de satellites lancés en orbite terrestre basse est clairement visible dans notre dernier rapport, " explique Tim Florer, Chef du bureau des débris spatiaux de l'ESA.
"Nous avons observé des changements fondamentaux dans la façon dont nous utilisons l'espace. Pour continuer à bénéficier de la science, la technologie et les données qu'apporte l'exploitation dans l'espace, il est vital que nous obtenions une meilleure conformité avec les directives existantes d'atténuation des débris spatiaux dans la conception et les opérations des engins spatiaux. On ne le soulignera jamais assez, c'est essentiel pour une utilisation durable de l'espace."
Taux élevés d'atténuation des débris en orbite géostationnaire
Satellites lancés dans la région protégée géostationnaire, 35, 586—35, 986 km d'altitude, ont des taux très élevés d'adhésion aux mesures d'atténuation des débris. Entre 85 % et 100 % qui ont atteint la fin de leur vie cette décennie ont tenté de se conformer à ces mesures, dont 60 à 90 % l'ont fait avec succès.
En orbite géostationnaire, il y a un intérêt commercial évident pour les opérateurs à garder leurs trajectoires libres de satellites et de débris défunts - ne pas le faire mettrait leur vaisseau spatial, et en bout de ligne, en danger grave.
Ce GIF fait partie d'une animation plus longue montrant différents types d'objets de débris spatiaux et différentes tailles de débris en orbite autour de la Terre. Crédit :Agence spatiale européenne
Et maintenant?
Analyse systématique de l'évolution des comportements dans l'espace, lorsqu'il s'agit d'adopter des mesures d'atténuation des débris, donne des raisons d'être prudemment optimistes, ce qui n'était pas le cas il y a dix ans.
S'il est adopté rapidement, des investissements soutenus dans les nouvelles technologies pour passiver et disposer des missions permettront à notre environnement de faire face à l'augmentation continue du trafic spatial et des opérations de plus en plus complexes.
Nous devons penser l'environnement spatial comme une ressource naturelle partagée et limitée. La création continue de débris spatiaux conduira au syndrome de Kessler, lorsque la densité d'objets en orbite terrestre basse est suffisamment élevée pour que les collisions entre objets et débris créent un effet de cascade, chaque collision générant des débris qui augmente alors la probabilité d'autres collisions. À ce point, certaines orbites autour de la Terre deviendront totalement inhospitalières.
L'ESA travaille activement à soutenir les lignes directrices pour la durabilité à long terme des activités spatiales du Comité des Nations Unies sur les utilisations pacifiques de l'espace extra-atmosphérique, notamment en finançant la première mission au monde pour retirer un débris de l'orbite, aider à créer une évaluation internationale de la durabilité de l'espace et développer des technologies pour automatiser l'évitement des collisions et réduire l'impact sur notre environnement des missions spatiales.
