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Depuis que l’Homme a maîtrisé les technologies lui permettant d’accéder à l’espace, de nombreux objets (principalement des satellites) ont été envoyés en orbite autour de la Terre afin de remplir différentes missions. La multiplication de ces objets en orbite terrestre basse (OTB) accentue le risque de collisions entre ceux-ci, amenant à la production de débris, accentuant à leur tour les probabilités de collisions. Ce potentiel phénomène de cascade porte le nom de syndrome de Kessler.

C’est en 1978 que l’astrophysicien américain Donald J. Kessler, alors en poste à la NASA, fait part de ses inquiétudes concernant l’augmentation croissante de la densité d’objets en orbite terrestre basse. En effet, tout objet envoyé en OTB est une source potentielle de débris spatiaux. En 2014, environ 2000 satellites orbitaient la Terre, évoluant au milieu de 600’000 débris spatiaux (de 1 cm à 10 cm), pour une moyenne d’un satellite détruit chaque année.

L’OTB est définie comme une zone de l’orbite terrestre allant jusqu’à 2000 km de distance au sol, et est la zone privilégiée pour l’envoi d’objets spatiaux. En effet, les frottements de l’air résiduels aident à conserver une zone d’évolution relativement libre, et les éventuelles collisions ne sont pas problématiques étant donné la très faible énergie cinétique des débris et leurs directions (orbites intersectant la Terre, périgée en dessous de cette altitude).

debris otb gso

Populations de débris spatiaux vues de l’extérieur de l’orbite géosynchrone (GSO). Il y a deux champs de débris primaires : l’anneau d’objets en GSO et le nuage d’objets en orbite terrestre basse (OTB). Crédits : NASA

Dans le cas où le nombre de débris augmenterait, la probabilité de collision de ces débris avec des objets en OTB augmenterait à son tour, créant ainsi d’autres débris et produisant un effet domino incontrôlable. Une telle réaction en chaîne pourrait produire suffisamment de débris pour bloquer, ou sévèrement ralentir, l’accès à l’espace en passant par l’OTB. En effet, une telle barrière de débris spatiaux serait extrêmement délicate à traverser ou à nettoyer sur le court terme.

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Il existe certains objets pouvant initier un tel effet de cascade. C’est par exemple le cas du satellite Envisat ; avec une masse de 8.211 kg et une altitude de 785 km (très dense en débris), au moins deux objets passent à 200 m d’Envisat tous les ans. Il pourrait être une source majeure de débris en cas de collision. Toutefois, le syndrome de Kessler ne représente aucun danger pour tout objet situé en orbite terrestre moyenne ou en orbite géosynchrone.

debris spatiaux terre

Image réalisée à partir de modèles utilisés pour suivre les débris en orbite terrestre. Crédits : NASA

Pour diminuer les risques d’aboutir à ce scénario, les ingénieurs développent des moyens de rentrée atmosphérique ou de propulsion sur des orbites de rebut concernant les satellites et autres objets en fin de vie. Aux États-Unis, une autorisation (licence) n’est accordée aux entreprises de communication pour envoyer un satellite en orbite terrestre que si elles démontrent l’existence d’un dispositif permettant d’amener le satellite en orbite de rebut à la fin de sa mission.

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