Darren McKnight : « Une collision entre gros débris spatiaux coûterait très cher »

Darren McKnight, directeur technique de Centauri. © World Space Risk Forum
Darren McKnight, directeur technique de la société américaine de conseil Centauri, a constitué une liste des 50 débris spatiaux les plus dangereux. Une manière d’alerter les agences spatiales sur un problème qu’il juge sous-estimé.

Ciel & Espace : Pourquoi avoir créé une liste des 50 débris spatiaux les plus dangereux ?

Darren McKnight : J’ai constaté que les professionnels du secteur spatial avaient beaucoup d’idées très pointues sur comment limiter la production de débris spatiaux lors des lancements puis durant la vie des satellites. En revanche, ils étaient beaucoup plus vagues sur la manière de se débarrasser des déchets déjà sur orbite. J’ai donc sollicité onze groupes d’experts de différents pays, et je leur ai demandé à chacun un catalogue des objets qu’ils considéraient être les plus « dangereux », selon leurs propres critères. Nous avons alors synthétisé l’ensemble dans une liste unique de 50 objets, qui donne une représentativité statistique et sert de base de discussion.

Que sont ces objets spatiaux et où sont-ils ?

Il s’agit de premiers étages de fusées ou bien de satellites hors d’usage, qui se trouvent entre 700 et 1000 km d’altitude. Le facteur premier de risque, c’est la masse : plus ces objets sont gros, plus ils produiront en théorie de débris en cas de collision. Par exemple, le satellite chinois Fengyun volontairement détruit par un missile en 2007 ne faisait « que » 850 kg. Sa destruction a créé 3000 débris. Or, les objets dont nous parlons sont, pour une grande majorité, d’anciens premiers étages de fusées russes Zenit, qui font jusqu’à 9 tonnes. Autrement dit, des objets dix fois plus massifs que Fengyun, qui risquent d’en percuter de semblables. Une telle collision pourrait engendrer des dizaines de milliers de débris, et coûterait très cher en termes de dégâts potentiels sur des satellites actifs et de gestion de l’espace.

Pourquoi cette majorité de fusées russes ?

Jusqu’aux années 2000, il n’y avait pas de règles concernant les lancements. La Russie a utilisé pour ses besoins spécifiques une manière très efficace de mettre de grosses charges sur orbite : abandonner le corps de fusée dans l’espace… D’une manière générale, c’était une époque où l’on polluait beaucoup l’orbite terrestre. En Europe et aux États-Unis, on avait réfléchi à de bonnes pratiques, mais elles n’ont pas été appliquées immédiatement. Les engins russes sont donc majoritaires, avec des étages de fusées SL-16 et SL-8, mais aussi des satellites de type Kosmos. Il y a également des objets japonais, européens et chinois. À noter que quand nous avons combiné les études faites par tous les groupes d’experts, nous n’avons pas retrouvé dans notre « top 50 » de débris d’engins lancés par les États-Unis. Il en existe bien sûr, mais ils sont moins préoccupants en matière de danger.

Le satellite européen Envisat est tombé en panne en 2012. Il circule vers 800 km d'altitude. © ESA
Le satellite européen Envisat est tombé en panne en 2012. Il circule vers 800 km d'altitude. © ESA

Le satellite européen d’observation de la Terre Envisat, qui pèse plus de 6 tonnes, fait aussi partie de la liste…

Le problème avec Envisat, c’est qu’il est tombé en panne en 2012 au mauvais endroit, dans une région où il y a beaucoup de corps de fusées Zenit abandonnés. Il est très gros et il a un fort potentiel de création de débris si une collision se produit. C’est un casse-tête pour l’Agence spatiale européenne.

Comment ces collisions se produiraient-elles ?

On peut distinguer trois groupes de débris, en fonction de l’altitude et de l’inclinaison des orbites par rapport au plan équatorial de la Terre. Prenons par exemple le premier groupe, entre 800 et 850 km d’altitude, et 71° d’inclinaison. Il comprend notamment 18 étages de fusées Zenit ainsi que six satellites de 3 tonnes déployés par celles-ci. Entre le débris le plus haut et le plus bas, il y a à peine 40 km. Quand ces objets tournent autour de la Terre, certaines trajectoires se superposent et il y a un risque de collision, qui doublerait la population de débris dans cette zone où il y en a déjà près de 15000. C’est un problème réel pour les engins actifs qui utilisent ces orbites, comme c’est le cas des satellites météo américains, par exemple.

Vue d'artiste du projet Clearspace de récupération de satellites… © Clearspace
Vue d'artiste du projet Clearspace de récupération de satellite. © Clearspace

Quelles sont les solutions techniques pour se débarrasser de ces débris ?

Une première solution serait de capturer les débris et de les attirer vers une orbite de l’espace plus « sûre » — bien que cette option soit de moins en moins considérée — ou les ramener vers la Terre et les précipiter dans l’océan, ce qui n’est pas sans risque. En 2025, la start-up suisse ClearSpace, sous contrat avec l’Agence spatiale européenne, lancera une mission pour récupérer un objet de 100 kg. D’autres entreprises, comme Astroscale, se positionnent sur le même créneau. Il faut aussi noter que l’industriel américain Northrop Grumann a envoyé fin 2019 une mission pour ramener à la vie un satellite géostationnaire. Une telle compétence pourrait aussi être utile pour capturer de très gros débris spatiaux.

Pourra-t-on récupérer tous les débris de cette manière ?

Non, car le coût de ces opérations est élevé. L’autre possibilité est de traiter le problème en orbite, en déviant le débris. Il y a des travaux internationaux sur un concept baptisé « évitement de collision juste à temps » (« just in time collision avoidance » ou JCA), au Cnes par exemple. Il s’agirait de lancer une petite fusée qui émettra devant le débris menaçant une bouffée de particules. Cela lui donnera une poussée faible, mais suffisante pour infléchir sa course.

On peut aussi imaginer d’exercer cette poussée grâce à un rayon laser. Ou encore d’envoyer des nanosatellites munis de petits moteurs, qui se fixeraient à ces corps de fusée pour contrôler leur trajectoire… Aujourd’hui, je cherche à discuter avec toutes les entreprises capables de développer ces solutions, mais aussi avec les décideurs politiques. Mon discours est simple : investissez maintenant, ou payez plus tard mais beaucoup plus cher !

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