Une représentation, en vue d'artiste, du nombre de satellites présents sur les orbites basses les plus utilisées. © Esa

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Débris spatiaux : les mini-satellites pourraient bientôt poser problème

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La multiplication de satellites de plus en plus petits n'est pas sans risque sur le long terme. Aujourd'hui, ils sont perçus comme ayant un faible impact sur l'environnement des débris spatiaux. Mais, en étudiant la population des Cubesat, un chercheur de l'université de Southampton démontre qu'à l'avenir ils seront une des causes de l'augmentation des débris et donc des risques de collisions. Il est encore temps d'inverser cette tendance.

Les débris spatiaux constituent aujourd'hui un sujet de préoccupation majeur au sein des agences spatiales mais également pour les opérateurs de satellites. Année après année, on constate une augmentation continue de la probabilité qu'un satellite soit détruit par une collision pendant sa durée de vie. Elle est aujourd'hui proche de 5 %. Ce risque est une conséquence directe du nombre de débris en orbite autour de la Terre, de sorte que certains spécialistes se demandent si le point de non-retour n'est pas atteint ou en passe de l'être.

Alors que l'accès à l'espace se démocratise en raison d'une très grande variété de lanceurs institutionnels, qui, dans le monde, couvrent tous les segments du marché, et de l'arrivée d'acteurs privés comme SpaceX et son lanceur low cost, la situation est loin de se stabiliser. À cela s'ajoutent de nouvelles offres commerciales très attractives pour augmenter la capacité d'emport de charge utile auxiliaire sur des lanceurs qui ne sont pas toujours utilisés au maximum.

En diversifiant les offres d'accès à l'espace, le marché des petits satellites s'est ouvert et reste depuis en constante expansion. Un soufflé qui n'est pas près de retomber compte tenu des projets privés en développement visant ce segment du marché. On citera en exemple ceux de Virgin Galactic, des Suisses de S3 ou encore de l'Américain Generation Orbit Launch Services (GOLS). On peut également citer la Station spatiale internationale qui dispose de son propre système de lancement de petits satellites, amenés à bord par les cargos spatiaux des partenaires du complexe orbital.

Le système de lancement de petits satellites de l'ISS qui s'utilise accroché au bras robotique de la station. À gauche, lancement de deux satellites. © Nasa

Les petits satellites sont incontrôlables

Le résultat est une multiplication de ces très petits satellites en orbite basse, pour l'essentiel utilisés à des fins éducatives, scientifiques ou de démonstration technologique. Deviendront-ils une gêne pour les autres usagers de l'espace ? C'est l'avis de Hugh Lewis, un expert des débris spatiaux de l'université de Southampton qui s'est penché sur le cas d'une famille de petits satellites de 10 cm de côté pour le format minimal et connaissant un grand succès, les Cubesat. S'exprimant lors du 65e Congrès international d'astronautique à Toronto, ce chercheur a expliqué que si des mesures de prévention ne sont pas prises dans des délais très courts, cette population de satellites pourra être une des causes de l'accroissement du nombre de débris en orbite en raison des collisions dont elle serait à l'origine.

Ces satellites, typiquement une taille de 10 cm à moins d'un demi-mètre, sont dépourvus de tout système de propulsion permettant des manœuvres orbitales. Ils sont donc incapables d'éviter des objets et encore moins de se désorbiter en fin de vie. De plus, et c'est là que le bât blesse, en dépit de la règle des 25 ans, qui impose que tout satellite en orbite basse soit rentré dans l'atmosphère avant un quart de siècle, certains sont lancés si haut dans l'espace que leur durée de vie orbitale dépasse de beaucoup cette limite. Comme le souligne Hugh Lewis, plus d'un tiers des Cubesat lancés à ce jour (160 entre 2003 et 2013) sont susceptibles de rester en orbite plus de 25 ans. Depuis 2005, ces Cubesat ont été concernés dans quelque 360.000 cas d'approche de moins de 5 km avec d'autres objets artificiels en orbite.

Pour réduire les risques, le premier des efforts à faire est celui de respecter cette règle des 25 ans. Elle n'a pas force de loi mais c'estune mesure pleine de bon sens que la plupart des agences spatiales s'appliquent à elles-mêmes.

L'espace a également besoin de pratiques dites durables, un mot bien à la mode sur Terre. «  Ceux qui n'intègrent pas encore cette approche devraient être encouragés à le faire. Il faut probablement changer leur perception des risques et les aider à comprendre qu'il y a une responsabilité collective à veiller à ce que les activités spatiales soient durables, afin que les générations futures aient les mêmes possibilités d'utiliser l'espace que nous », précise Hugh Lewis.

Hugh Lewis et son équipe ont utilisé le logiciel Damage de l'université de Southampton pour simuler trois scénarios de trafic spatial de Cubesat d'ici à 2043. Et le constat est accablant. À l'avenir, ils seront à coup sûr concernés par des procédures de surveillance car ils s'approcheront à des millions de reprises d'un peu trop près d'autres objets. Ils seront également impliqués dans des collisions avec des satellites de plus grandes tailles. Et pour aggraver la situation, beaucoup de ces situations à risque et de ces collisions devraient se produire en orbite basse héliosynchrone, des régions de l'espace principalement utilisées par les satellites d'observation de la Terre (science, télédétection...).

En conclusion, si on continue à envoyer dans l'espace des mini-satellites, Cubesat ou autres, sans que soient prévus des moyens de se débarrasser d'eux une fois leur mission terminée, ils contribueront à rendre l'espace moins sûr.