Au cours de ses 30 années en orbite autour de la Terre, le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA a été témoin de la nature changeante des vols spatiaux alors que le ciel s'est rempli d'un plus grand nombre de satellites, la Station spatiale internationale est née et les crashs et les explosions dans l'espace ont créé des nuages ​​de débris spatiaux se déplaçant rapidement.

Hubble lui-même a ressenti l'impact de ces débris, accumulant de minuscules cratères d'impact à travers ses panneaux solaires qui témoignent d'une vie longue et mouvementée dans l'espace. Alors, que pouvons-nous apprendre de ces impacts, et quel avenir pour Hubble ?

En 1993, la première mission de la navette pour « embellir » Hubble a été menée. En dotant l'observatoire spatial d'optiques correctrices, il était soudainement capable de prendre les images incroyablement nettes de l'Univers aimé par le monde entier.

Pendant que les astronautes étaient là, ils ont remplacé les panneaux solaires de l'observatoire qui avaient « tremblé » en raison des fluctuations de température. L'un des panneaux a été disposé en orbite, brûler plus tard dans l'atmosphère terrestre, mais l'autre a été ramené sur Terre.

Une partie de la contribution de l'ESA à Hubble consistait à concevoir, fabriquer et fournir ses panneaux solaires en échange de temps d'observation, ce qui signifie que la matrice renvoyée était disponible pour l'inspection de l'Agence.

Ce fut l'une des premières occasions dans l'histoire de l'exploration spatiale de voir l'impact de plus de deux ans dans l'espace sur un satellite en orbite. L'équipe a découvert des centaines de cratères d'impact empochant la surface d'une petite section du panneau solaire, allant du micron au millimètre de diamètre.

Neuf ans plus tard, les panneaux solaires ont à nouveau été remplacés et renvoyés sur Terre après avoir accumulé près d'une décennie de cratères d'impact.

Cette matrice est maintenant exposée au Centre technologique de l'ESA (ESTEC) aux Pays-Bas, mais un tout petit morceau est arrivé au contrôle de mission de l'ESOC en Allemagne, abrite le Bureau des débris spatiaux.

Un ensemble de preuves du premier bombardement de Hubble

Bien que nous ne sachions pas exactement quand chaque cratère d'impact s'est formé, ils doivent avoir eu lieu pendant la période du panneau solaire en orbite. En tant que tel, imprimé sur eux, est une preuve unique de l'activité des vols spatiaux pendant leur séjour dans l'espace.

Les cratères d'impact ont été étudiés pour déterminer leur taille et leur profondeur, mais aussi de rechercher de nouveaux résidus potentiels. Étant donné que la composition chimique de la cellule solaire était connue, des matériaux ou éléments « étrangers » pourraient avoir été introduits dans le cratère par l'impacteur.

Des métaux comme le fer et le nickel suggéreraient un impact d'une source naturelle - des fragments d'astéroïdes et de comètes connus sous le nom de micrométéoroïdes. Les cratères trouvés dans les panneaux solaires de Hubble contenaient cependant de petites quantités d'aluminium et d'oxygène, une forte indication de l'activité humaine sous la forme de résidus de tir de «moteurs à fusée solide».

L'équipe des débris spatiaux, dans le cadre d'un effort plus large avec des partenaires industriels et universitaires, ont pu faire correspondre la forme et la taille de ces cratères à des modèles de tirs de roquettes connus à l'époque, trouver une correspondance entre les cratères observés et les cratères attendus.

Hubble a-t-il été blessé ?

Ces minuscules particules, allant du micromètre au millimètre, aurait heurté Hubble à des vitesses relatives énormes de 10 km/s, Cependant, ils n'ont pas eu d'impact majeur sur l'engin qui continue de prendre des images incroyables de notre Univers.

De tels impacts se produisent assez fréquemment pour tous les satellites, le principal effet étant une dégradation continue mais progressive de la quantité d'énergie que les panneaux solaires peuvent produire.

De nouvelles missions utilisent un modèle créé par l'équipe des débris spatiaux, sur la base des premières données d'impact de Hubble, pour prédire combien d'impacts peuvent être attendus pour chaque mission et quel effet cela aura sur l'énergie solaire.

Hubble vit toujours avec la menace d'une collision

Imaginez le vaisseau spatial Hubble en orbite, résidant à l'intérieur d'un cube de 1 km x 1 km x 1 km. En moyenne, à n'importe quel moment, un seul morceau de débris de la taille d'un micron partage ce cube avec Hubble, car pour chaque kilomètre cube d'espace autour de la Terre, il y a environ un minuscule objet de débris.

Cela n'a pas l'air de beaucoup, mais Hubble lui-même se déplace à 7,6 km/s par rapport à la Terre, tout comme ces minuscules fragments de débris. Une grande partie des collisions entre les deux ne se produisent pas de front, mais en biais, conduisant à des vitesses d'impact relatives d'environ 10 km/s.

Pour la simplicité, imaginez que ces particules se déplacent à 10 km/s par rapport à un Hubble immobile. C'est la même chose que dix de ces objets en mouvement rapide qui entrent et sortent de l'espace cubique de Hubble chaque seconde. Parce que les panneaux solaires de Hubble occupent une grande surface, mesurant environ 7x2 m, ils sont plus susceptibles de se retrouver face à face avec un grand nombre de ces projectiles.

Hubble est aujourd'hui confronté à une menace similaire à celle de petits fragments de débris, comme il l'a fait peu de temps après son lancement. Alors que des particules de la taille du micron sont encore créées aujourd'hui, l'atmosphère à cette basse altitude, 547 km au-dessus de la surface de la Terre, balaie également un certain nombre d'entre eux.

Cependant, le risque d'objets plus gros augmente malheureusement également. Les fragments de débris d'une taille d'environ 1 à 10 cm sont trop petits pour être catalogués et suivis depuis le sol, mais ont assez d'énergie pour détruire un satellite entier. A l'altitude de Hubble, la probabilité d'une collision avec l'un de ces objets a doublé depuis le début des années 2000, d'une chance de 0,15% par an à 0,3% aujourd'hui.

Hubble vit là où les méga-constellations prévoient de résider

Certains satellites sont lancés aujourd'hui sans possibilité de changer d'orbite. Au lieu de manœuvrer en fin de vie, ils peuvent être insérés à des altitudes relativement basses de sorte qu'avec le temps, l'atmosphère terrestre les tire vers le bas pour les brûler, y compris la région que Hubble appelle sa maison.

En outre, le nombre total de satellites opérationnels mis en place dans cette région devrait bientôt augmenter rapidement. Certaines constellations Internet haut débit, dont les plus gros devraient contenir des milliers de satellites, visent ces hauteurs.

Sécurité spatiale à l'ESA

Pour aider à prévenir l'accumulation de nouveaux débris lors de collisions, Le programme de sécurité spatiale de l'ESA développe des technologies « d'évitement automatique des collisions » qui rendront le processus d'évitement des collisions plus efficace, en automatisant les processus de décision sur le terrain.

Mais qu'en est-il des débris qui sont déjà là-bas ? Dans une première mondiale, L'ESA a commandé une mission active d'élimination des débris qui éliminera en toute sécurité un élément de débris actuellement en orbite. La mission ClearSpace-1 ciblera une pièce de fusée Vespa de 100 kg, laissé en orbite après le deuxième vol du lanceur Vega de l'ESA en 2013.

Avec une masse de 100 kg, la Vespa est proche en taille d'un petit satellite. Sa forme relativement simple et sa construction robuste en font un premier objectif approprié, avant de passer à plus grand, captures plus difficiles par des missions de suivi, y compris éventuellement la capture multi-objets.