En 2025, plusieurs milliers de satellites actifs orbitent autour de la Terre, mais ils sont désormais largement surpassés en nombre par les satellites obsolètes et les débris qui tournent autour de la planète.
Les risques posés par les débris spatiaux vont de l’endommagement des satellites en service à un effet cascade théorique qui pourrait nous piéger à jamais sur notre planète.
Qu’est-ce que les débris spatiaux ?
Les débris spatiaux sont le nom familier donné à ce que la NASA appelle « débris orbitaux » et sont officiellement définis comme « tous les objets artificiels en orbite autour de la Terre qui n’ont plus d’utilité ». Il peut s’agir d’objets aussi volumineux que des satellites obsolètes et des étages supérieurs de fusées, ou aussi petits qu’une particule de peinture de 1 mm ou un morceau de poussière provenant d’un propulseur à combustible solide.
Les collisions entre objets orbitaux sont rares, mais lorsqu’elles se produisent, leur impact peut avoir une énergie équivalente à celle d’une puissante explosion, créant des milliers de débris individuels.
La plupart de ces collisions sont accidentelles, mais ces dernières années, un nouveau danger est apparu : les armes antisatellites, ou ASAT (anti satellite activities). La Chine, l’Inde, la Russie et les États-Unis disposent tous de la technologie ASAT et ont tous les quatre procédé à des essais de leurs « tueurs de satellites » en orbite en détruisant leurs propres satellites.
Les débris spatiaux en orbite basse ont tendance à rentrer dans l’atmosphère en quelques années. La plupart de ces objets brûlent en traversant l’atmosphère et se désintègrent avant d’atteindre le sol. Cependant, en général, plus les débris sont éloignés de la planète, plus ils restent longtemps en orbite. Par exemple, les débris en orbite géostationnaire, à environ 36 000 km de la surface de la Terre et très stables, peuvent y rester presque indéfiniment. On estime même que certains d’entre eux pourraient encore orbiter autour de la Terre dans des millions d’années, voire plus.
Quelle est l’ampleur du problème ?
Il est très difficile d’obtenir des chiffres précis pour les plus petits objets. Ce que nous pouvons affirmer avec certitude, c’est qu’il y a plus de 3 000 satellites hors service en orbite autour de la Terre et environ 10 000 satellites actifs. La NASA a également identifié plus de 21 000 débris spatiaux mesurant 10 cm ou plus.
En dessous de cette taille, nous nous basons sur des estimations. La NASA estime qu’il existe environ un demi-million de débris de 1 à 10 cm, et pas moins de 100 millions de débris plus petits encore.
Il peut sembler ridicule de s’inquiéter pour des objets aussi petits et légers que des éclats de peinture provenant de fusées, mais quand on sait que ces minuscules particules peuvent orbiter à une vitesse pouvant atteindre 29 000 km/h, on comprend mieux le risque qu’elles représentent pour les équipements et la sécurité des astronautes.
Les risques liés aux satellites en service
L’un des risques liés aux débris spatiaux est qu’ils entrent en collision avec un satellite, l’endommageant ou le détruisant. Cela peut être aussi catastrophique qu’une collision à grande échelle entraînant la perte totale du satellite, ou aussi subtil qu’un « sablage » progressif des panneaux solaires jusqu’à ce qu’ils ne puissent plus générer suffisamment d’électricité pour alimenter le satellite.
Entre ces deux extrêmes, il existe des impacts avec des composants critiques qui peuvent rendre un satellite inutilisable. Lorsque l’on considère notre dépendance vis-à-vis des satellites pour tout, du divertissement à la diffusion GPS en passant par les systèmes de surveillance météorologique et les appels d’urgence sur les téléphones portables, il ne s’agit pas d’un problème à prendre à la légère.
Les risques liés aux engins spatiaux habités
Le plus grand danger réside dans la collision entre des débris spatiaux et un vaisseau spatial habité. Dans le pire des cas, cela pourrait entraîner la perte totale de l’engin et la mort de toutes les personnes à bord. Un débris aussi petit qu’un centimètre pourrait être capable de pénétrer les boucliers qui entourent la Station spatiale internationale (ISS).
Ce risque n’est pas théorique. L’ISS a déjà dû effectuer 39 manœuvres d’évitement de collision, et ce nombre devrait continuer à augmenter à mesure que l’espace autour de notre planète devient plus encombré.
Les nouvelles sont toutefois meilleures pour les futures missions habitées vers la Lune ou d’autres planètes. En effet, la zone de danger étant relativement restreinte et les vaisseaux spatiaux quittant la Terre à une vitesse de 27 km/s, la durée d’exposition au risque est très courte, ce qui signifie que le risque de collision est très faible. Du moins pour l’instant.
Le scénario catastrophe du syndrome de Kessler
Nous avons mentionné qu’une collision entre deux satellites ou deux débris spatiaux de taille similaire pourrait entraîner un impact suffisamment puissant pour les briser en milliers de morceaux. Chacun de ces morceaux représenterait alors un nouveau danger et pourrait à son tour provoquer d’autres impacts catastrophiques. Cela pourrait créer un effet cascade, chaque collision destructrice déclenchant une réaction en chaîne.
Cette possibilité a conduit le scientifique de la NASA Donald J. Kessler à émettre l’hypothèse d’une situation dans laquelle cette réaction en chaîne pourrait se poursuivre jusqu’à ce qu’il y ait tellement de débris que l’orbite terrestre basse devienne complètement inutilisable. Cela mettrait non seulement fin à l’utilisation des satellites, mais empêcherait également les engins spatiaux de la traverser, nous piégeant en nous empêchant de quitter la Terre. Ce scénario cauchemardesque est connu sous le nom de syndrome de Kessler.
Certains ont suggéré que le syndrome de Kessler pourrait expliquer le paradoxe de Fermi. En bref, celui-ci stipule que si la vie intelligente existe en abondance ailleurs dans l’univers, il est inconcevable que personne ne nous ait encore rendu visite. Le syndrome de Kessler expliquerait cela : la vie extraterrestre existe, mais aucun être vivant ne peut quitter sa propre planète.
Il ne semble pas y avoir de consensus scientifique actuel sur la probabilité que le syndrome de Kessler se produise un jour.
Pouvons-nous résoudre le problème ?
Bien qu’il n’y ait pas de consensus sur le syndrome de Kessler, il est largement reconnu que les débris spatiaux constituent un problème croissant qui doit être résolu.
Les Nations unies ont adopté une politique selon laquelle chaque nation spatiale doit retirer de l’orbite tout satellite non fonctionnel dans les 25 ans suivant la fin de sa durée de vie. La NASA affirme que des solutions sont nécessaires de toute urgence et a lancé un concours ouvert aux entreprises et aux organisations afin de trouver des moyens innovants de détecter, caractériser, suivre et « remédier » aux débris spatiaux.
La solution consiste soit à retirer ou réutiliser les débris, soit à les déplacer vers une orbite où ils seront finalement capturés par l’atmosphère et détruits.
Parmi les solutions potentielles proposées, on peut citer l’utilisation de lasers pour pousser les débris hors de leur orbite, ainsi que l’utilisation d’aimants, de harpons ou de filets (comme dans le cadre de la mission RemoveDEBRIS) pour les capturer.
Conclusion
Si rien n’est fait, le problème des débris spatiaux ne fera que s’aggraver. Des solutions urgentes sont nécessaires, et l’on espère que le concours organisé par la NASA permettra de trouver des solutions pratiques.
