Représentation d'une partie des quelque 19.000 satellites et objets divers actuellement en orbite autour de la Terre. 70 % de tous les objets catalogués sont en orbite terrestre basse (LEO), qui s'étend jusqu'à 2.000 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. Crédit Esa

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Une voile solaire pour éviter de salir l'orbite terrestre

ActualitéClassé sous :Astronautique , débris spatiaux , Astrium

Cubsail, une voile solaire développée par le Centre spatial de l'Université de Surrey, pourrait à l'avenir être utilisée pour désorbiter les satellites en fin de vie, notamment ceux évoluant en orbite basse. Financée par Astrium, cette initiative est une des solutions pour se débarrasser à peu de frais de ces reliques encombrantes.

Aujourd'hui, les débris orbitaux sont au centre des préoccupations des agences spatiales, qui espèrent un espace propre et sécurisé pour les générations futures. On les trouve en grand nombre jusqu'à 2.000 kilomètres au-dessus de la Terre mais ils se situent en majorité aux altitudes inférieures à 1.700 kilomètres avec deux pics vers 900 et 1.500 kilomètres. A long terme, si les choses restent en l'état, on court le risque de voir des orbites partiellement inutilisables et certaines dangereuses pour l'activité humaine !

Ces débris ont de multiples provenance : les étages des lanceurs, le vieillissement des matériaux (protections thermiques, cellules électriques, Mylar...), les produits de propulsion comme l'alumine, les produits de fragmentation après une destruction par collision ou explosion (parfois volontaire) ou encore les débris opérationnels comme des sangles, des boulons, des capots. Aujourd'hui, on en recense plus de 19.000 dont la taille est supérieure à 10 centimètres.

Quant aux satellites en fin de vie, ils deviennent autant de débris. Ils encombrent peu à peu l'orbite qu'ils occupent et sont un danger pour les satellites encore opérationnels, voire les équipages de la Station spatiale internationale. Il est donc acquis que ces satellites doivent libérer leur orbite pour éviter les risques de collision avec des satellites opérationnels ou avec d'autres débris, tout autant que les effets du vieillissement. Le risque de collision est bien réel comme on a pu le voir en février 2009 lorsque les satellites Iridium 33 et Cosmos 2251 se sont percutés, générant plus de mille nouveaux débris. A ce jour, les agences spatiales ont officiellement annoncé quatre collisions dans l'espace mais on sait que de nombreuses autres n'ont pas été rendues publiques.

Enfin, lorsque ces débris inertes se trouvent sur des orbites suffisamment basses, c'est la crainte de faire des victimes au sol lors d'une rentrée incontrôlée sur Terre qui fait question, même si on n'a jamais eu à déplorer un seul mort du fait des débris spatiaux.

Principe de fonctionnement d’une voile solaire (cliquer sur l'image pour l'agrandir). Il faut savoir que pendant une partie de l'orbite, le vent solaire pousse, et à d'autres moments freine. Si on veut augmenter la vitesse d’un satellite propulsé par une voile solaire, on la met en travers du lit du vent quand le vent solaire la pousse et on la met en drapeau pour éviter de trop freiner. Si on veut freiner le satellite, on fait l’inverse. © Futura-Sciences

En Europe, le Cnes prend ses responsabilités

Comme le souligne le Cnes, « il n'existe à ce jour aucune solution, mais limiter les débris reste possible ». Même si aucune obligation ni aucune loi n'encadre le sujet, des recommandations et un code de bonne conduite émergent. Ce dernier semble recevoir un écho de plus en plus important auprès de tous les acteurs du spatial, qui réagissent chacun à leur façon et à leur niveau. L'agence spatiale française à récemment désorbité le satellite Spot 2, c'est-à-dire à lui faire quitter son orbite pour le placer sur une trajectoire de rentrée dans l'atmosphère.

Comme pour Spot 1 en 2003, le Cnes a décidé d'utiliser ses dernières réserves en hydrazine pour le déplacer vers une orbite plus basse. En effet, sans aucune intervention et compte tenu de l'altitude de son orbite opérationnelle, Spot 2 mettrait plus de 200 ans pour rentrer dans l'atmosphère et se désintégrer naturellement... Cette manœuvre a été effectuée avec succès en juillet 2009. L'initiative montre la voie à suivre pour préserver un espace propre pour les générations futures.

On peut aussi parvenir au même résultat sans carburant. C'est ce que démontre Cubsail, le projet du Centre spatial de l’Université de Surrey, qui expérimente un nanosatellite équipé d'une voile solaire. Ce démonstrateur doit être lancé en 2011 à 700 kilomètres d'altitude où il déploiera une voile de 25 m².

Pendant la première partie de la mission, il démontrera l'utilité du principe de la propulsion solaire. En fin de mission, la voile sera utilisée non plus comme un accélérateur mais comme un frein, pour ralentir la vitesse et donc quitter rapidement l'orbite et tomber dans l'atmosphère. Si cette expérience se révèle concluante, elle pourrait être utilisée à plus grand échelle sur un satellite plus conséquent.

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