Qu’est-ce que les déchets spatiaux et pourquoi est-ce un problème ?

Cela ressemble à quelque chose d’un dessin animé. Un morceau de métal se sépare d’une fusée ou d’un satellite, rentre dans l’atmosphère, puis s’effondre sur Terre. Il heurte tout ce qui se trouve sur son passage, qu’il s’agisse d’eau libre, d’une prairie herbeuse ou d’un autobus urbain.

L’idée semble farfelue, mais les débris spatiaux sont un problème croissant. Fin juillet 2022, un propulseur de la fusée chinoise Longue Marche 5B est rentré dans l’atmosphère et s’est écrasé dans la mer de Sulu près des Philippines. Et la Chine n’est pas la seule à produire des déchets spatiaux potentiellement dangereux.

La prolifération mondiale incessante des satellites signifie qu’il y a maintenant plus d’objets fabriqués par l’homme dans l’espace que jamais auparavant. Et de nouvelles recherches prédisent qu’il y a une chance inquiétante que quelqu’un soit tué par la chute de débris spatiaux au cours de la prochaine décennie.

Comment est l’air là-haut ?

L’espace extra-atmosphérique nage dans les déchets : Il y a des centaines de milliers d’objets minuscules de moins de 0,4 pouce (1 centimètre) qui rentrent dans l’atmosphère et tombent sur Terre.

« Ces débris produisent une ‘pluie’ constante d’objets qui reviennent sur Terre et que nous ne suivons pas. Il revient partout sur la Terre », a déclaré Marlon Sorge, directeur exécutif du Center for Orbital and Reentry Debris Studies de The Aerospace Corporation. Astronomie. Cependant, « parce que ces débris sont si petits », dit-il, « même s’ils arrivent à la surface de la Terre, ils ne sont pas dangereux pour les personnes au sol et passeront inaperçus ».

Pourtant, de plus gros débris rentrent régulièrement dans l’atmosphère.

Une tonne de débris spatiaux pénètre dans l’atmosphère chaque semaine. Mais Sorge souligne que le taux est une moyenne, ce qui signifie qu’il pourrait y avoir des mois d’inactivité suivis par plusieurs gros objets rentrant dans notre atmosphère sur une courte période de temps.

Pourtant, ce n’est pas parce qu’un objet entre dans l’atmosphère qu’il va foncer à la surface de la Terre. La base de données des débris aérospatiaux suit les déchets spatiaux, et Sorge dit que jusqu’à 60% des déchets spatiaux se désintègrent lors de la rentrée. Parmi les objets qui traversent l’atmosphère, la plupart éclaboussent dans l’océan loin des zones peuplées. Pourtant, il y a plus de débris spatiaux dans l’atmosphère que jamais auparavant.

En 2021, par exemple, plus de 1 900 objets spatiaux ont été enregistrés pour la première fois dans l’index des objets spatiaux des Nations Unies. La plupart de ces objets spatiaux sont des satellites, qui sont de plus en plus utilisés pour les communications et le suivi météorologique.

Heureusement, les satellites sont plus petits maintenant qu’ils ne l’étaient dans le passé, et Sorge dit qu’ils sont conçus pour produire de moins en moins de débris spatiaux. Mais la quantité de satellites en orbite signifie que le problème des débris spatiaux doit être résolu.

Quelles sont les chances d’être tué par des débris spatiaux ?

Quelles sont les chances que quelqu’un soit tué par un morceau de débris spatial tombant du ciel ? Dans une étude de 2022 en Astronomie naturelle, une équipe de chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique a cherché à le découvrir.

Ils se sont tournés vers une base de données ouverte qui enregistre des informations sur les objets qui sont toujours en orbite, ainsi que sur ceux qui ont désorbité et sont rentrés dans l’atmosphère. Ils ont découvert qu’au cours des trois dernières décennies, plus de 1 500 corps de fusées sont rentrés dans notre atmosphère. Et la plupart d’entre eux – plus de 70% – étaient des rentrées incontrôlées.

L’équipe a ensuite calculé la probabilité qu’un de ces corps de fusée rentre dans l’atmosphère (comme l’a récemment fait la Longue Marche 5B chinoise) et frappe réellement quelqu’un. Ils ont conclu qu’au cours de la prochaine décennie, il y a 10% de chances qu’une victime soit causée par la chute de tels débris spatiaux.

« Nos estimations sont conservatrices. C’est probablement pire que cela », déclare Aaron Boley, professeur à l’Université de la Colombie-Britannique et l’un des auteurs de l’étude.

Débris spatiaux : prévoir l’imprévisible

Les scientifiques ne sont pas toujours certains de la manière dont un débris spatial rentrera dans l’atmosphère, ni du chemin qu’il empruntera. Ces objets culbutent, ce qui signifie que leur balistique n’est pas entièrement connue des personnes qui les suivent. Et les variations de l’atmosphère peuvent modifier la résistance de l’air qu’ils rencontrent.

« Le problème est que vous ne savez pas où il va rentrer jusqu’à une orbite ou deux avant qu’il ne rentre », dit Boley. « Vous pouvez faire vos meilleures mesures absolues, mais le fait est que vous avez cet objet qui tombe. »

Le chemin emprunté par un objet lorsqu’il rentre dans l’atmosphère peut être imprévisible. Mais les scientifiques disent que ces rentrées incontrôlées peuvent être mieux gérées ou carrément évitées. Par exemple, certaines pièces sont conçues pour casser des propulseurs de fusée, et les chercheurs découvrent que leurs trajectoires peuvent être grossièrement guidées vers une partie moins peuplée du monde.

Une étude de 2021 en Progrès de la recherche spatiale ont examiné des modèles de rentrée pour déterminer comment le risque d’accident pourrait être minimisé en tenant compte de l’orbite suivie par un objet lorsqu’il rentre pour la première fois dans l’atmosphère.

« L’endroit où les débris tombent dépend beaucoup de l’orbite qu’ils ont au début de la rentrée », explique Inna Sharf, professeur à l’Université McGill à Montréal et l’un des auteurs de l’étude. Les facteurs orbitaux importants incluent la circonférence de l’orbite et l’endroit où elle croise le plan équatorial de la Terre.

« Dans notre article, l’une des choses que nous avons démontrées était qu’en donnant aux débris une impulsion petite mais opportune, par exemple, en tirant un propulseur sur les débris pendant une très courte période, nous pouvons facilement affecter l’endroit où les débris tombent sur Terre, », dit Sharf.

Regarder ci-dessous

Actuellement, les débris spatiaux ne tombent pas uniformément sur notre planète. L’hémisphère sud est plus exposé aux chutes de débris, même si les pays de l’hémisphère nord sont plus responsables des débris.

« De nombreux États ont en fait cette pratique non seulement d’abandonner leurs fusées en orbite, mais aussi d’avoir des dérogations lorsque leurs lancements de fusées individuels ne respectent pas leurs propres directives », a déclaré Boley. Par exemple, la plupart des lancements de fusées américaines au cours des dernières décennies ont supprimé les exigences de rentrée contrôlée. Boley dit que cette attitude laxiste est due au risque relativement faible de blessure, ce qui a rendu les organisations spatiales complaisantes à prendre les précautions appropriées.

Mais les organisations spatiales du monde entier se sentant toutes complaisantes, Boley prévient que le problème a fait boule de neige.

« Ce n’est pas qu’un seul État, et c’est un problème cumulatif », dit-il. « Nous avons cette idée de lancements de fusées individuelles ayant un seuil bas, mais l’effet cumulatif de tout cela n’est pas du tout petit. »

Les agences spatiales peuvent faire plus d’efforts pour réduire la quantité de débris spatiaux qui rentrent dans l’atmosphère. Les fusées peuvent désormais être conçues avec des moteurs réinflammables qui permettent de les déposer de manière contrôlée. Cela signifie qu’un vaisseau spatial pourrait déverser un booster sur, disons, Point Nemo, qui est l’endroit de l’océan le plus éloigné de la terre, dit Boley.

Contrôler la rentrée ou concevoir un booster qui se décompose avant d’entrer dans l’atmosphère nécessite certes du temps, des efforts et de l’argent supplémentaires. Mais Boley dit que les agences spatiales, y compris les États-Unis, doivent cesser de s’accorder des dérogations qui limitent la valeur des précautions réfléchies. Il dit également que l’établissement de normes mondiales pourrait aider à mettre d’autres pays sur la même longueur d’onde.

« Alors que nous nous développons dans l’espace, nous devons réaliser qu’il doit y avoir une large coopération », déclare Boley. « Il y a des implications pour le reste du monde qui doivent être prises en compte. »