Pour comprendre la situation il faut savoir que les missions spatiales peuvent générer des déchets. Ces déchets sont tous ceux qui se retrouvent coincés en orbite autour de la terre. On y retrouve des morceaux de fusées, des satellites obsolètes, des morceaux de peinture etc. Ces objets artificiels présentent un danger mortel en cas de collisions pour les nouvelles missions.
Le contexte de la pollution spatiale
Pourquoi est-ce un danger ? La vitesse de déplacement de ces objets en orbite peut facilement avoisiner les 7km/s. Même si un débris ne fait que quelques millimètres de surface, il peut transpercer un satellite de part en part et le détruire. Cette collision engendre à son tour la création de nouveaux débris, ce que l’on appelle le Kessler syndrome.
Quelle est la situation des débris autour de la terre aujourd’hui ? Comme on peut le voir sur la photo en dessous, énormément d’objets gravitent autour de la planète. Chaque point représente un objet. Il faut cependant garder à l’esprit que pour un souci de visualisation, les points sont bien plus gros que la taille réelle des objets qu’ils représentent.
Nombre de débris comptabilisés en 2019 :
. 5 400 objets > 1 mètre
. 34 000 objets > 10 centimètres
. 900 000 objets > 1 centimètre
. 130 000 000 objets > 1 millimètre
Afin de bien cerner pourquoi la majorité des débris sont regroupées très proche de la terre, ou autour d’une même ellipse beaucoup plus loin, il faut comprendre la différence entre chaque altitude orbitale.
Les solutions pour régler le problème des déchets dans l'espace ?
Aujourd’hui il existe 3 façons de le faire. Pour les satellites en orbite basse, on garde assez de carburants pour pousser l’objet vers la terre et le faire entrer dans l’atmosphère plus vite que prévu. Les satellites en orbite géostationnaire gardent quant à eux du carburant pour au contraire s’éloigner de la terre et ne plus gêner. Enfin, plusieurs agences spatiales et acteurs privés travaillent sur des missions de récupération de déchets. Cela consiste à faire décoller une fusée, attraper un déchet avec un filet ou un aimant, et redescendre sur terre avec.
En 2007, la Chine a voulu se débarrasser d’un de ses satellites hors-service et à opter pour la solution de le détruire avec un missile. L’opération a eu l’effet inverse puisque l’explosion a généré encore plus de débris dans l’espace.
Chronologiquement, le nombre de déchets augmente avec le temps. En orbite basse, les chances qu'un satellite soit touché par un autre objet sont passées de 5% en 2000 à 9% en 2019 selon Christophe Bonnal (CNES). Ce dernier note que l’arrivée des méga-constellations des acteurs privés comme StarLink (Elon Musk) ne peut qu’amplifier ce problème. Cependant, si chaque constructeur de satellite se montre coopératif sur le sujet en prévoyant la fin de vie de leur appareil, la situation pourrait rester sous contrôle.
L'enjeu économique
La pollution de l’espace en orbite basse relève des enjeux économiques importants. La majorité des applications (GPS, télécom, photographies...) ont leur place à cette altitude et le coût de déploiement est bien plus faible qu’en orbite géostationnaire.
En 2019, une collision entre un satellite StarLink et le satellite européen ADM-Aeolus a été évitée de justesse. Factuellement, l’entreprise SpaceX n’a pas coopéré pour laisser la place malgré le fait qu'ADM-Aeolus occupait cette région de l'espace depuis neuf mois. L’agence spatiale européenne (ESA) a dû utiliser son carburant pour sauver son satellite, réduisant ainsi la durée de vie théorique de celui-ci. SpaceX s’est excusé par la suite.
L’importance de la collision entre les deux acteurs était asymétrique. ADM-Aeolus est un satellite qui coûte un demi-milliard de dollars, tandis qu’un relais StarLink coûte à la société 250 000 dollars. Si les acteurs des méga-constellations ne coopèrent pas, leurs satellites peuvent être vus comme des débris à devoir éviter.
L’espace peut devenir alors un territoire où le rapport entre le prix du satellite et les chances de collisions ne sera plus acceptable pour les acteurs ne faisant pas du low cost. Par exemple les « cubesats » sont des satellites de la taille d’un Rubik's Cube et coûtant 10 000 dollars à mettre en orbite. Ils sont cependant dépourvus de système de propulsion, ce qui oblige les autres satellites à faire les manœuvres d’esquives.
Le flou juridique
Il n’y a pas de règles dans l’espace, certains traités ont été signés entre les pays mais sont souvent peu appliqués. Cela donne le droit à n’importe qui d’envoyer un objet dans l’espace. Les Nations Unies ont approuvé des directives pour qu’un satellite soit désorbité dans les 25ans après la fin de vie de ce dernier. Cependant, cette règle n’a pas de sens pour les satellites avec une faible durée de vie et encore plus pour ceux dépourvus de système de déplacement. Elle n’est donc que partiellement appliquée en orbite basse.
La World Secure Fondation formule un problème juridique lié au traitement des déchets dans l’espace : « Juridiquement, il n'existe pas de droit à la récupération dans l'espace. Par conséquent, si le propriétaire d'un objet est inconnu, il n'est pas certain que le nettoyeur puisse être tenu pour responsable s'il tente d'enlever des débris de manière unilatérale. Si le propriétaire est connu, la question est de savoir qui paie pour l'enlèvement des débris si le propriétaire ne le souhaite pas - certaines orbites de l'espace sont-elles considérées comme un bien public ? »
Lorsque le sujet des débris spatiaux passe dans un média mainstream, la situation est décrite comme catastrophique, que l’espace ne sera bientôt plus utilisable et que des services comme le GPS n’existeront plus. Le « Clean Space Office » de l’agence spatiale européenne intervient souvent et profite de l’occasion pour présenter leur projet de nettoyage de l’espace en insistant sur le caractère urgent de la situation.
Les acteurs privés du « New Space » regroupent plus d’un millier d’entreprises, principalement américaines, dont les plus influentes sont SpaceX, Blue Origin, ou encore Virgin Galact. Elon Musk avec son entreprise SpaceX, est probablement le plus influent d’entre eux. Il arrive que la communauté twitter lui demande son avis sur les débris spatiaux et s’il comptait être proactif dans la situation. Celui annonce qu’il est « possible » de récupérer des débris grâce à sa fusée et qu’en abaissant l’altitude de ses satellites de 1100km à 550km l’accumulation de déchets ne sera plus un problème puisqu’ils seront attirés par la terre en quelques années.
La situation des acteurs high cost a été mise en danger par l’augmentation du nombre de satellites low cost. Ces derniers peuvent être assimilés à des débris/obstacles s’ils sont incapables de se déplacer dans l’espace.
La médiatisation du problème de la pollution spatiale, aidé par certains acteurs high cost, a permis au grand publique de prendre conscience de l’impact des satellites dont le cycle de vie est mal géré.
SpaceX a ainsi voulu en 2021 se protéger d’une éventuelle future réglementation juridique ou morale en avançant ses satellites sur une orbite plus proche de la terre.
Si la majorité des satellites low cost font le choix d’un déploiement en basse altitude (<500 km), la survie et la rentabilité des satellites high cost peuvent être maintenue.
Faire passer la pollution spatiale comme une priorité octroie une sorte de « soft défense » pour empêcher la destruction d’un satellite par un pays adverse. La destruction pouvant provoquer un grand nombre de débris, et ainsi polluer/mettre en péril un espace partagé par tous les pays du monde. On retrouve des exemples de pays comme l’Inde, la Chine, ou les Etats unis qui, en faisant exploser leur propre satellite, ont été critiqué sur la scène internationale au sujet de la pollution spatiale.
Joë Larue
étudiant de la formation initiale SIE25
Note explicative sur le choix de positionnement sur les orbites
L’orbite basse est très intéressante car sa proximité avec la terre permet de prendre des photos de meilleure qualité et d’avoir moins de latence en télécommunication. Jusqu’à 2000 km d’altitude, les objets dans l’orbite basse vont finir par retomber sur terre et se vaporiser en entrant dans l’atmosphère. On appelle cela le nettoyage naturel de l’espace. « Si le débris spatial se trouve à 600 km d'altitude, il retombe sur Terre au bout de quelques années. À une altitude initiale de 800 km, il ne revient au sol qu'au bout de plusieurs décennies. Au-dessus de 1 000 km d'altitude, le débris spatial reste en orbite plusieurs siècles ».
L’orbite moyenne n’est pas très intéressante en soi, mais doit être traversée pour atteindre l’orbite géostationnaire à 35 786km d’altitude. Cette traversée nécessite plusieurs étages de fusée qui se retrouvent à errer dans l’orbite moyenne.
L’orbite géostationnaire, à la frontière entre l’orbite moyenne et haute, a la particularité de permettre de maintenir une position au-dessus d’un même point fixe par rapport à la surface de la terre. C’est particulièrement utile pour les observations météorologiques.
L’orbite haut est utilisée comme orbite poubelle, on y envoie les objets de l’orbite géostationnaire pour y faire de la place.
Comment détermine-t-on la durée de vie d’un satellite ? La durée de vie d’un satellite dépend du carburant qu’il lui reste pour esquiver les débris et se remettre en orbite. Cependant pas tous les satellites sont pourvus d’un système de propulsion et rien n’empêche un satellite de continuer à fonctionner même si ses réservoirs de carburant sont vides.