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La poussière spatiale peut tuer des satellites en formant du plasma

De nombreux satellites en orbite cessent mystérieusement de fonctionner sans qu'un impact de micrométéorite ou de débris puisse être accusé. Il semble maintenant que le responsable pourrait être le flash électromagnétique émis par des poussières spatiales transformées en plasma lorsqu'elles percutent un satellite.

Cette image montre le « flash » énergétique produit par un projectile lancé à plus de 27.000 km/h sur une cible de l’Hypervelocity Ballistic Range de l’Ames Research Center de la Nasa. Dans un tel impact, la pression et la température peuvent dépasser celles estimées au centre de la Terre, par exemple, supérieure à 365 GPa et plus de 6.000 K. © Nasa Cette image montre le « flash » énergétique produit par un projectile lancé à plus de 27.000 km/h sur une cible de l’Hypervelocity Ballistic Range de l’Ames Research Center de la Nasa. Dans un tel impact, la pression et la température peuvent dépasser celles estimées au centre de la Terre, par exemple, supérieure à 365 GPa et plus de 6.000 K. © Nasa

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En août 1993, l’Esa a constaté que le plus grand satellite civil de télécommunications jamais lancé, Olympus 1, a brusquement cessé de fonctionner. Cela s’est produit au moment où la pluie d’étoiles filantes des Perséides était à son maximum. Du fait des hypervitesses de certaines micrométéorites dans l’espace, même des objets de quelques millimètres de diamètre peuvent avoir des effets dévastateurs sur l’intégrité d’un satellite. Rappelons que le terme hypervitesse désigne en général des vitesses d’au moins 11.000 km/h, ou encore Mach 8,8. Lors d'une collision à ce niveau de vitesse, l'impacteur et la cible se vaporisent et du plasma est même parfois produit.

De façon surprenante, et malgré son dysfonctionnement, Olympus 1 a fourni des informations montrant qu’aucun transfert de quantité de mouvement notable n’avait accompagné sa brutale mise hors service. On ne pouvait donc pas faire intervenir d’impact de micrométéorite. L’histoire d’Olympus 1 ne faisait en fait que s’ajouter sur une longue liste de cas similaires et tout aussi énigmatiques.

Une image montrant l'impact hypervéloce d'une bille d'aluminium. La cible est elle-même en aluminium. En fait, beaucoup de satellites ne seraient pas victimes d'impacts aussi violents. © Esa
Une image montrant l'impact hypervéloce d'une bille d'aluminium. La cible est elle-même en aluminium. En fait, beaucoup de satellites ne seraient pas victimes d'impacts aussi violents. © Esa

L'énigme du satellite Olympus 1

On pourrait penser résoudre ces énigmes en faisant intervenir des électrons tueurs, mais cela ne semble pas être toujours possible. Une autre explication bien plus séduisante et vraisemblable est en train d’émerger à la suite de travaux menés par une chercheuse en astronautique de l’université de Stanford : Sigrid Close.

Pour elle et ses collègues, la clé de l’énigme repose sur un phénomène connu depuis 1945 et la première explosion atomique de l’histoire : l’effet EMP (de l'anglais electromagnetic pulse). Il s’agit d’une émission d'ondes électromagnétiques brève et de très forte amplitude qui peut détruire de nombreux appareils électriques et électroniques. En français, on la désigne sous le terme d’impulsion électromagnétique (IEM).

Le phénomène avait été prévu par le génial Enrico Fermi avant même le premier essai nucléaire américain du 16 juillet 1945. Il avait fait blinder une partie des appareils utilisés lors de cette expérience. Plus tard, les physiciens ont découvert l’ampleur insoupçonnée des effets EMP associés à des explosions nucléaires et ont même proposé de s’en servir comme arme de guerre pour détruire les systèmes électroniques de l’ennemi.

Bientôt des essais à bord de l’ISS pour protéger les satellites ?

Lors d’expériences au sol, Sigrid Close et ses collègues ont pu montrer que l’impact de poussières reproduisant en laboratoire ce qui pouvait se passer dans l’espace conduisait à la vaporisation de ces dernières et à la formation d’un plasma. Ce qui s’accompagne d’un flash d’ondes électromagnétiques, apparemment assez puissantes pour endommager l’électronique des satellites en orbite.

Afin de rendre encore plus solide la thèse de la poussière tueuse de satellites, les chercheurs envisagent maintenant de faire des expériences dans l’espace à bord de l’ISS. Leur but est de trouver des moyens de protéger plus efficacement les satellites contre cette menace.


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