Plus de la moitié des milliers de satellites en orbite sont désormais éteints, et cette accumulation de débris spatiaux flottants a été décrite comme un "problème fatal" pour les missions spatiales actuelles et futures et les voyages spatiaux humains.

Selon l'Agence spatiale européenne (ESA), environ 130 millions d'objets de moins de 1 cm et 34 000 de plus de 10 cm se déplacent en orbite à des vitesses de milliers de kilomètres par heure. Un rapport présenté cette année à la conférence européenne sur les débris spatiaux suggère que la quantité de débris spatiaux pourrait être multipliée par cinquante d'ici 2100.

Bien que de nombreux fragments de débris spatiaux soient petits, ils voyagent si vite que leur impact a suffisamment d'énergie pour désactiver un satellite ou causer des dommages importants aux stations spatiales.

Le télescope Hubble et les satellites Solar Maximum Mission (SMM) avaient des trous de la taille d'une pièce de monnaie percés par des débris volants et un miroir du télescope spatial James Webb de la NASA a été endommagé par des micrométéoroïdes.

La plupart des satellites n'ont pas été conçus avec la fin de leur utilité à l'esprit. Environ 60% des 6 000 satellites en orbite sont désormais hors service. Avec les objets plus petits, ces satellites défunts constituent un problème majeur pour les satellites et stations spatiales existants et futurs.

Les méga constellations de satellites actuellement envoyées dans l'espace par des sociétés telles que SpaceX et Amazon devraient transformer l'accès à Internet pour tous les pays. Mais ces entreprises privées de télécommunications apporteront également 50 000 satellites supplémentaires sur des orbites déjà dangereusement peuplées.

Les scientifiques ont averti que le développement rapide des méga constellations risquait de provoquer plusieurs "tragédies des biens communs", notamment pour l'astronomie au sol, l'orbite terrestre et la haute atmosphère terrestre.

Méthodes pour éliminer les débris spatiaux

On craint de plus en plus, décrit comme le syndrome de Kessler, que nous puissions créer une enveloppe de débris spatiaux qui pourrait empêcher les voyages spatiaux humains, l'exploration spatiale et l'utilisation de satellites dans certaines parties de l'orbite terrestre. Ce scénario, perpétué par des collisions entre objets spatiaux créant toujours plus de débris, pourrait également endommager nos systèmes mondiaux de communication et de navigation.

C'est pourquoi le développement de technologies pratiques d'élimination des débris est important et urgent. Jusqu'à présent, diverses stratégies ont été conceptualisées pour résoudre le problème des débris spatiaux et certaines ont récemment été priorisées.

À ce jour, aucun objet en orbite n'a été récupéré de l'espace avec succès.

L'un des principaux problèmes dans la conception de stratégies d'élimination des débris spatiaux est de savoir comment transférer l'énergie entre les débris (cible) et le chasseur lors du premier contact. Il existe deux approches prioritaires et une troisième en développement :

• Les méthodes de dissipation de l'énergie d'impact visent à réduire l'énergie d'impact des débris. In one approach, the chaser satellite deploys a harpoon to penetrate the space debris. After the successful shot, the chaser satellite, harpoon and target would become connected by an elastic tether and the chaser would pull the debris to re-enter the atmosphere and burn up together.
• Neutral energy balance includes a magnetic capture method which uses magnetic coils to achieve perfect energy balance between chaser and target. This is a soft docking method which is a preliminary step to some subsequent method of debris disposal.
• Destructive energy absorption aims to destroy small debris targets using a high-powered laser. But the challenge is to develop a laser and battery combination that is powerful but lightweight enough. A laboratory in China has been developing a space-based laser system to be installed on a chaser satellite capable of targeting debris of up to 20cm in size. The Nasa Orion project uses ground-based lasers to destroy small debris.

The first space removal project is scheduled for 2025 and will be led by the ESA. It involves a consortium approach based on a Swiss spinoff company, ClearSpace.

The ClearSpace chaser will rendezvous with the target and capture it using four robotic arms. The chaser and captured launcher will then be de-orbited and burn up in the atmosphere.

High cost and more pollution

A key challenge is the substantial cost associated with these proposed solutions, given the immense scale of the space debris problem. Another important aspect is the potential impact of space-clearing efforts on our planet's atmosphere.

The idea that a growing number of satellites and other objects would be incinerated in the atmosphere as they are removed from space concerns climate scientists. Space debris is pulled downward naturally and burns up in the lower atmosphere, but increasing levels of carbon dioxide are reducing the density of the upper atmosphere, which could diminish its capacity to pull debris back towards Earth.

The combustion of more and more satellites and other space debris (80 tons per year at present) falling either naturally or via the new removal methods will also release decomposition products into the atmosphere.

These will certainly contribute more carbon dioxide and other greenhouse gases. The decomposition of certain materials in satellites is also likely to release chlorofluorocarbon (CFC) gases, which could damage the ozone shield.

One cannot miss the parallels between the space junk problem and waste recycling. Clearly, we need to devise a circular economy strategy for our space waste.

At present the legal responsibility for space debris lies with the country of origin. This seems to militate against future international cooperative programs of space junk removal. + Explorer plus loin

Video:How to clear Earth's orbit of space debris

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.