Rapport sur l’environnement spatial de l’ESA 2023

Tendances continues

Le nombre de nouveaux satellites lancés continue d’augmenter d’année en année

2 409 nouvelles charges utiles suivies (principalement des satellites) sont entrées en orbite autour de la Terre en 2022, soit plus que jamais auparavant.

La plupart des nouveaux satellites se dirigent vers des orbites similaires

L’espace est peut-être inimaginable, mais les régions ayant une valeur économique peuvent être incroyablement petites.

Le nombre de nouveaux satellites lancés l’année dernière a été presque entièrement dominé par ceux qui établissent ou étendent des constellations de satellites commerciaux sur des orbites terrestres basses.

Ces constellations sont lancées pour fournir des services tels que les communications mondiales, mais seule une bande étroite d’orbites convient à ces fins.

En conséquence, une collision ou une fragmentation dans ces régions orbitales serait catastrophique pour le reste des satellites sur des orbites similaires, ainsi que pour les satellites ou les véhicules spatiaux avec équipage traversant cette région en route vers des destinations plus lointaines.

Ces orbites sont les plus dangereuses

Sur les plus de 30 000 débris spatiaux de plus de 10 cm actuellement identifiés, plus de la moitié d’entre eux reposent sur une orbite terrestre basse (inférieure à 2 000 km).

Cela n’inclut pas les objets qui n’ont pas encore été suivis ou ceux qui sont actuellement trop petits pour être suivis. D’après les modèles de l’ESA, le nombre total d’objets en orbite terrestre d’une taille supérieure à 1 cm est probablement supérieur à un million.

Cependant, en raison de l’augmentation du trafic de lancement, le satellite moyen sur une orbite inférieure à 600 km est en réalité plus susceptible de devoir prendre des mesures d’évitement pour éviter une collision avec un autre satellite plutôt qu’avec un débris.

Une éventuelle collision avec un autre satellite opérationnel peut être plus facile à éviter, car, généralement, les deux objets sont manœuvrables, mais cela nécessite une bonne coordination et un échange de données entre les opérateurs pour éviter tout malentendu.

À des altitudes plus élevées, les satellites risquent le plus d’entrer en collision avec un fragment de débris résultant de l’un des rares événements de rupture bien connus.

De nouvelles perspectives

Un nombre record d’objets rentrent dans l’atmosphère terrestre

Un nombre record d’objets fabriqués par l’homme sont tombés de l’espace en 2022. Cela est dû à la chute d’un grand nombre de fragments de charge utile (PF), résultant principalement d’un test antisatellite effectué en orbite.

Cependant, l’année dernière, un nombre record de satellites sont rentrés dans l’atmosphère terrestre.

Un nombre croissant de satellites respectent les directives internationales

Le nombre croissant de réadmissions n’est pas nécessairement une mauvaise chose. L’élimination efficace des satellites est l’une des choses les plus importantes pour assurer la sécurité des orbites terrestres basses.

Les directives de réduction des débris spatiaux stipulent que les satellites doivent quitter les orbites protégées dans les 25 ans suivant la fin de leur utilisation. Cette image montre comment le respect de cette directive s’améliore pour différents types de satellite. Par exemple, les premiers satellites des constellations présentaient une très faible conformité, alors que la conformité de ceux lancés au cours de cette décennie est proche de 100 %.

Cela signifie que le nombre de réentrées va probablement continuer à augmenter.

Plus de 80 % des satellites de constellation lancés en 2022 ont été insérés sur des orbites d’où ils se désintégreront vers la Terre en moins de deux ans une fois qu’ils ne seront plus opérationnels ou s’ils perdront leur propulsion. Le nombre croissant de satellites rentrant dans l’atmosphère terrestre devrait donc se poursuivre dans les années à venir.

La plupart des satellites hors constellation sont insérés sur des orbites à partir desquelles la désintégration naturelle se produirait en moins de 25 ans maximum stipulé par les directives et normes internationales. Dans la pratique, l’introduction de ces lignes directrices a entraîné un déplacement des activités orbitales vers des altitudes plus basses qu’il y a 10 ans.

La plupart des rentrées sont incontrôlées pour l’instant

Cependant, la plupart des objets rentrent dans l’atmosphère de manière incontrôlée : ils sont éteints à la fin de leur mission et laissés tomber et brûler dans l’atmosphère terrestre.

Cela permet de garder les orbites exemptes de débris spatiaux inactifs, mais le propriétaire n’a aucun contrôle sur l’endroit où ils se briseront dans le ciel terrestre et sur l’endroit où les fragments survivants atterriront.

Les progrès technologiques, l’augmentation de la réutilisabilité ainsi que la mise en œuvre et le respect des directives en matière de durabilité ont entraîné une augmentation récente des rentrées contrôlées de corps de fusée. Une rentrée contrôlée permet aux opérateurs de retirer leur matériel des régions protégées plus rapidement et avec un meilleur contrôle sur où, quand et comment il rentre et même atterrit, au prix de l’allocation d’une certaine quantité de carburant pour ce faire.

Si les directives en matière de réduction des débris spatiaux deviennent plus strictes dans les années à venir, les satellites pourraient également devoir quitter les régions protégées plus rapidement qu’aujourd’hui et de manière encore plus sûre. Une façon d’y parvenir consiste à concevoir le satellite pour qu’il effectue une rentrée contrôlée à la fin de sa mission.

Mais ce n’est pas parce qu’un satellite plus ancien n’a pas été conçu pour être contrôlé lors de sa descente dans l’atmosphère qu’il est impossible de le faire. En juillet 2023, les équipes du contrôle de mission ESOC de l’ESA ont tenté une nouvelle façon d’aider à la rentrée d’un satellite plus ancien, ce qui pourrait le rendre plus sûr.

Les équipes de l’ESA ont réalisé la première rentrée assistée de ce type en guidant le satellite de l’agence Aeolus pour qu’il brûle au-dessus des régions inhabitées de l’Atlantique et de l’Antarctique, même si le satellite a été conçu à la fin des années 1990 sans intention de le contrôler de cette manière. .

Perspectives

L’espace devient de plus en plus utile, précieux et même essentiel à la société moderne. Mais nous devons veiller à ce que ce ne soient pas seulement les bénéfices que nous tirons de l’orbite, mais aussi les déchets.

Les gros débris spatiaux présentent deux types de risques : le risque à court terme qu’ils entrent en collision directement avec un satellite actif, et le risque à long terme qu’ils se décomposent en un nuage de morceaux plus petits, chacun menaçant de causer des dommages catastrophiques à un satellite actif. Satellite.

Même si nous ne lancions plus rien à partir de maintenant, les collisions entre les débris spatiaux déjà en orbite ne feraient qu’aggraver le problème.

À long terme, l’augmentation de l’activité spatiale pourrait conduire au syndrome de Kessler, une situation dans laquelle la densité d’objets en orbite est suffisamment élevée pour que les collisions entre objets et débris créent un effet en cascade, chaque crash générant des débris qui augmentent alors la probabilité de nouvelles collisions. À ce stade, certaines orbites terrestres basses deviendront totalement inhospitalières.

Alors, qu’est-ce qu’on fait à ce sujet ?

Sur la base des conclusions du rapport annuel de l’ESA et d’autres études, il existe un consensus croissant sur la nécessité de pratiques plus strictes en matière de réduction des débris spatiaux.

L’ESA a récemment introduit une approche Zéro Débris, dans le but de garantir que les activités de l’Agence ne génèrent aucun nouveau débris spatial sur des orbites précieuses d’ici 2030.

L’approche englobe un certain nombre de développements liés à la politique de l’Agence, aux progrès technologiques et aux opérations des satellites qui limiteront fortement la génération de débris spatiaux.

Pour les débris plus anciens, la seule solution est l’élimination active des débris. L’ESA achète la mission ClearSpace-1 en tant que service de la start-up suisse Clearspace SA pour démontrer les technologies nécessaires à l’élimination active des débris et comme première étape vers l’établissement d’un nouveau secteur commercial durable dédié à l’élimination des objets à haut risque de notre planète. des autoroutes orbitales précieuses et limitées.

ClearSpace-1 sera la première mission à retirer de l’orbite un débris spatial. Le vaisseau spatial rencontrera, capturera et abattra en toute sécurité une partie de fusée défunte de 112 kg, lancée en 2013, pour une rentrée atmosphérique en toute sécurité.

Tout comme avec le retour d’Aeolus, l’ESA cherche à démontrer qu’une approche plus durable est possible, même dans des circonstances difficiles. L’Agence espère qu’en donnant l’exemple, elle pourra encourager d’autres opérateurs et constructeurs spatiaux à adopter des pratiques similaires pour le meilleur de tous.

Lire l’intégralité du rapport annuel 2023 de l’ESA sur l’environnement spatial