Comment de très petits débris spatiaux causent-ils d’importants dommages ?

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| UB/Center of Space

L’orbite terrestre basse est aujourd’hui saturée d’engins et de débris spatiaux de toute sorte. En plus de devoir trouver une place pour évoluer sur cette orbite, les engins sont également soumis aux menaces d’impact avec des débris ; des phénomènes qui sont de moins en moins rares dans l’espace. Et lors de ces collisions, les plus petits débris peuvent faire d’importants dégâts. Comment ces objets millimétriques peuvent-ils avoir autant d’impact ?

En 2016, l’astronaute de l’Agence spatiale européenne Tim Peake a partagé une photo d’un impact millimétrique creusé dans une vitre de la Station spatiale internationale (ISS). Le coupable ? Un petit débris spatial. Le morceau de débris, peut-être un flocon de peinture ou un fragment de métal provenant d’un satellite, n’avait que quelques millièmes de millimètre de diamètre — pas beaucoup plus gros qu’une bactérie E. coli.

Mais comment quelque chose d’aussi petit peut-il causer des dommages aussi importants ? Comme l’explique Vishnu Reddy, astronome à l’Université de l’Arizona, tout se résume à la vitesse. Des objets à l’altitude de l’ISS et de la plupart des autres satellites — à environ 400 kilomètres au-dessus de la Terre — tournent autour de notre planète une fois toutes les 90 minutes, selon l’Agence spatiale européenne. C’est plus de 25 200 km/h, 10 fois la vitesse d’une balle (d’arme à feu) moyenne tirée sur Terre, selon Robert Frost, instructeur et contrôleur de vol à la NASA.

Vitesse des débris : le paramètre clé

L’énergie d’un impact n’est pas seulement liée à la taille d’un objet ; la vitesse est tout aussi importante. C’est pourquoi une balle de très petit calibre peut causer tant de dégâts ; en se déplaçant à une vitesse suffisamment élevée, tout objet peut être dangereux. La vitesse est additive. Donc, si deux objets se rapprochent l’un de l’autre lorsqu’ils entrent en collision, cela augmente l’énergie de leur impact. C’est comme un accident sur une autoroute. Deux voitures rapides se déplaçant dans la même direction peuvent se toucher et se bousculer. Mais si un véhicule — même léger, comme une moto — heurte une voiture en accélérant dans la direction opposée, cela pourrait être désastreux pour les deux conducteurs.

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Dans l’espace, les satellites, les engins spatiaux et les débris gravitent au seins de nombreuses trajectoires différentes ; tandis qu’un objet pourrait orbiter horizontalement autour de l’équateur, un autre pourrait faire une boucle verticalement autour des pôles. Certains objets se déplacent même « en rétrogradation », ce qui signifie qu’ils tournent à contre-courant de l’orbite terrestre. Alors que de plus en plus de débris encombrent l’espace, l’orbite basse de la Terre (dans laquelle évolue l’ISS) se transforme en une autoroute bondée aux heures de pointe.

photo impact bille
Photo d’un impact de bille dans un bloc d’acier dans le cadre de tests de collision menés par l’ESA. © ESA

Les astronautes à bord de l’ISS ont eu la chance qu’un plus gros morceau de débris n’ait pas frappé leur fenêtre. Un fragment de la taille d’un microbe peut ne laisser qu’une bosse, mais un fragment de la taille d’un pois peut désactiver les systèmes de vol critiques, selon l’Agence spatiale européenne. Un morceau de débris de la taille d’une balle de ping-pong ? Ce serait catastrophique, selon Reddy. À cette taille, les débris spatiaux pourraient entraîner une dépressurisation rapide de la station spatiale, ce qui menacerait l’oxygénation des astronautes.

Le problème croissant des débris spatiaux

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Les débris spatiaux sont un problème croissant. L’orbite de la Terre contient au moins 128 millions de débris, et 34 000 d’entre eux mesurent plus de 10 centimètres environ, selon le Natural History Museum de Londres ; et ce ne sont que les fragments suffisamment grands pour être détectés. Ces plus petits morceaux se forment lorsque les satellites sont exposés naturellement au rayonnement ultraviolet extrême, lorsque de plus gros débris spatiaux entrent en collision ou lorsque des satellites sont intentionnellement détruits.

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Infographie détaillant le nombre de satellites, engins et débris spatiaux occupant l’orbite terrestre. © ESA

Les pièces plus grandes comprennent 3000 satellites abandonnés, ainsi que d’autres pièces éjectées par les engins spatiaux lors des lancements. En suivant les débris spatiaux, les scientifiques peuvent dire aux agences et aux entreprises quand manœuvrer un vaisseau spatial hors de la trajectoire d’un morceau de débris qui accélère.

L’ISS a effectué 25 de ces manœuvres depuis 1999, selon le Muséum d’histoire naturelle. Et les chercheurs développent des moyens de récupérer les déchets dans l’espace, comme l’utilisation d’hameçons, de filets et d’aimants pour les ramener dans l’atmosphère terrestre.

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