Débris spatial
objet artificiel circulant sur une orbite terrestre / De Wikipedia, l'encyclopédie encyclopedia
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Un débris spatial, dans le domaine de l'astronautique, est un objet artificiel circulant sur une orbite terrestre, amené là dans le cadre d'une mission spatiale, et qui n'est pas ou plus utilisé. Les débris spatiaux de grande taille comprennent les étages supérieurs des lanceurs spatiaux et les satellites artificiels ayant achevé leur mission. Mais la majorité des débris spatiaux résultent de l'explosion accidentelle d'engins spatiaux ou, phénomène récent, de leur collision. La dimension de ces débris peut aller d'une fraction de millimètre à la taille d'un bus. Les débris spatiaux, dont le volume va croissant, constituent une menace grandissante pour les applications spatiales alors que celles-ci jouent désormais un rôle essentiel dans les domaines de la prévision météorologique, du positionnement et des télécommunications.
En 2022, on recense 36 000 débris de plus de 10 cm de diamètre. Parmi eux, on compte 5 000 satellites inactifs en orbite basse (moins de 2 000 kilomètres d'altitude), 5 400 débris spatiaux de plus de 1 m en orbite géostationnaire et, selon un modèle statistique de l'ESA 900 000 objets de plus de 1 cm et 130 000 000 objets de plus de 1 mm. Les débris spatiaux situés sur une orbite inférieure à 400 kilomètres sont éliminés au bout d'une vingtaine d'années car leur altitude diminue en raison de la perte de vitesse due aux frottements dans l'atmosphère résiduelle. Le nombre de débris est en augmentation constante du fait de l'activité spatiale (notamment le lancement de nano-satellites) et cette élimination naturelle intervient au bout de centaines d'années dès que leur orbite dépasse 700 km.
Ces débris constituent la manifestation la plus importante de la pollution spatiale et représentent en 2021 une menace très grave pour les engins spatiaux opérationnels en orbite basse. La vitesse moyenne de l'ordre de 8 km/s des objets circulant à cette altitude leur confère une énergie cinétique très élevée : l'impact sur un satellite d'un débris spatial de l'ordre du centimètre de diamètre est équivalente à celle d'une enclume en chute libre et au-delà de cette taille la destruction de l'engin spatial est quasi assurée. Le risque associé à leur rentrée atmosphérique, lorsque le point de chute n'a pu être contrôlé, est limité et on ne compte en 2023 depuis le débute de l'ère spatiale, aucune victime ni dommage substantiel lié à ce type d'événement.
Seuls les débris de plus de 10 cm circulant en orbite basse peuvent être suivis systématiquement grâce à des systèmes de surveillance mettant en œuvre principalement des radars terrestres et des télescopes. Lorsque la trajectoire d'un débris spatial catalogué peut constituer une menace, les opérateurs modifient l'orbite du satellite menacé. Mais les débris d'une taille inférieure ne peuvent être évités et ceux-ci se multiplient avec le temps. Pour tenter de réduire le risque associé aux petits débris spatiaux (de l'ordre du centimètre), qui ne peuvent être suivis, les constructeurs d'engins spatiaux ajoutent dans certains cas des blindages qui peuvent les stopper. Toutefois, la mesure la plus efficace consiste à limiter le nombre de débris spatiaux produits. Les principales agences spatiales, pour tenter d'endiguer ce qui est identifié comme une menace pour la poursuite à moyen terme de l'activité spatiale, ont édicté des recommandations visant à réduire le phénomène notamment en limitant le nombre de débris générés au moment du déploiement du satellite, en déclenchant la rentrée de l'étage supérieur du lanceur et en s'assurant en fin de vie que d'une part toutes les sources d'explosion soient neutralisées et que d'autre part le satellite, s'il circule sur une orbite basse, soit placé sur une orbite garantissant une rentrée atmosphérique à une échéance de 25 ans. Selon ces recommandations, les satellites circulant en orbite géostationnaire doivent être placés sur une orbite cimetière. Faute d'un accord international ces dispositions qui augmentent de manière sensible les coûts de lancement, restent des recommandations qui ont tendance toutefois à être appliquées par les principaux acteurs. Mais un nouveau risque est apparu à la fin des années 2010 avec la multiplication des CubeSats et la mise en orbite de constellations de satellites (Starlink, OneWeb…) comptant des centaines voire des milliers d'unités qui vont accroître dans des proportions inégalées le risque de collision dans les années à venir.