Qu'est-ce que les débris spatiaux?
Les débris spatiaux font référence à tous les objets fabriqués par l’homme et à leurs
Dans certains cas, grands ou contenantà bord, les matières dangereuses (nucléaires, toxiques, etc.), les objets de débris spatiaux peuvent constituer un danger direct pour la Terre - avec leur désorbite incontrôlée, leur combustion incomplète lors du passage à travers des couches denses de l'atmosphère terrestre et la chute de débris sur les colonies , installations industrielles, communications de transport.
Le problème de l’encombrement de l’espace proche de la Terre avec des « débris spatiaux » d’un point de vue purement théorique s’est posé essentiellement immédiatement après le lancement des premiers satellites artificiels de la Terre à la fin des années 1950.
Il a reçu un statut officiel au niveau international après le rapport du Secrétaire général de l’ONU intitulé « L’impact des activités spatiales sur l’environnement » du 10 décembre 1993.
En quoi cela consiste?
À l’heure actuelle, dans la région de l’orbite terrestre basse (LEO) jusqu’à l’altitude deSelon diverses estimations, il y a environ 2 000 km.(300 000 selon le Bureau des affaires spatiales des Nations Unies, octobre 2009) d’objets fabriqués par l’homme d’une masse totale allant jusqu’à 5 000 tonnes.
Sur la base d’estimations statistiques, il est conclu que le nombre total de ces objets d’un diamètre supérieur à 1 cm est plutôt incertain et peut atteindre 60 à 100 000.
Seule une petite partie d'entre eux (environ 10 %) étaitdétectés, suivis et catalogués à l’aide de radars au sol et de moyens optiques. Par exemple, en 2013, le catalogue du Commandement stratégique américain contenait 16 600 objets (pour la plupart mesurant plus de 10 cm), dont la plupart avaient été créés par l’URSS, les États-Unis et la Chine.
Catalogue russe, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),contenait 15,8 mille objets de débris spatiaux en août 2014, et au total, plus de 17,1 mille objets (y compris des satellites en fonctionnement) se trouvaient sur des orbites proches de la Terre, une collision avec l'un d'entre eux entraînerait la destruction complète du vaisseau spatial.
Environ 6% des objets surveillés sont actifs;environ 22% des objets ont cessé de fonctionner; 17% sont des étages supérieurs et des boosters de lanceurs, et environ 55% sont des déchets, des éléments technologiques associés aux lancements et des débris d'explosions et de fragmentation.
La plupart de ces objets se trouvent sur des orbites à forte inclinaison dont les plans se croisent, de sorte que la vitesse relative moyenne de leur passage mutuel est d'environ 10 km/s.
En raison de l'énorme réserve d'énergie cinétiqueune collision de l'un de ces objets avec un vaisseau spatial actif pourrait l'endommager ou même le désactiver. Un exemple est la première collision de satellites artificiels: Kosmos-2251 et Iridium 33, survenue le 10 février 2009; en conséquence, les deux satellites se sont complètement effondrés, formant plus de 600 débris.
Les zones les plus contaminées sont celles des orbites autour de la Terre, qui sont le plus souvent utilisées pour l'exploitation d'engins spatiaux. Ce sont les orbites LEO, l'orbite géostationnaire (OSG) et les orbites synchrones du soleil (SSO).
Modèle informatique de la distribution des objets spatiaux dans l'espace proche de la Terre, selon la description de la NASA, 95% d'entre eux sont des débris
Pourquoi les débris spatiaux sont-ils dangereux?
Grands objets situés au basdans les orbites proches de la Terre, ralentissez progressivement et après un certain temps pénètrent dans l'atmosphère. Certains de leurs fragments atteignent la surface de la planète. De petits objets de débris spatiaux tombent dans les couches denses de l'atmosphère presque tous les jours, des objets plus grands - plusieurs fois par mois. Selon Nicholas Johnson (NASA), des fragments de satellites ou de fusées atteignent la surface presque chaque année.
- Chute d'objet WT1190F
Le 13 novembre 2015, l'un desfragments d'une fusée ayant déjà participé au programme lunaire. Un fragment d'une taille de 1 à 2 m et d'une densité de 0,1 g/cm³ est entré dans l'atmosphère de la région de l'océan Indien, à environ 60 km des côtes du Sri Lanka.
Selon certains avis, c'était le premierun cas enregistré de débris spatiaux retournant sur Terre à partir d'une orbite elliptique élevée, dont l'apogée est environ 2 fois la distance de la Lune à la Terre. L'objet WT1190F est entré dans l'atmosphère terrestre le 13 novembre, où il s'est brûlé en toute sécurité.
- Astéroïde des ordures
Selon les scientifiques, un corps céleste se dirige vers la Terre,d'origine terrestre. Les scientifiques de l'Agence spatiale nationale américaine notent qu'un corps céleste d'origine artificielle s'approchera de la Terre à une distance égale à 10 % de la distance entre la Terre et la Lune. Cela est devenu connu début février 2021.
Agence nationale aérospatiale des États-Unisa reconnu « l'astéroïde » comme un fragment du lanceur Centaur de la mission Surveyor 2. Les débris spatiaux sont devenus un satellite artificiel de notre planète, piégé par la gravité. Les scientifiques, après avoir effectué une modélisation, ont découvert que le fragment de fusée quitterait bientôt l'orbite terrestre et s'approcherait de très près.
Il est à noter que l'astéroïde artificiel vole dans l'espace depuis longtemps, depuis le lancement de Surveyor 2 en 1966. Les scientifiques doivent encore savoir si c'est réellement le cas.
Méthodes de nettoyage et de destruction des débris spatiaux
Mesures pratiques efficaces de destructionLes débris spatiaux sur des orbites de plus de 600 km (où l'effet nettoyant du freinage sur l'atmosphère n'a pas d'effet) n'ont pas encore été développés au niveau actuel de développement technologique de l'humanité.
Des projets de satellites ont également été envisagés,évaporer les débris avec un puissant faisceau laser ou changer leur orbite avec des faisceaux d'ions, ce qui devrait ralentir les débris pour leur entrée dans l'atmosphère avec combustion partielle ou complète ou, dans le cas d'appareils en orbite géostationnaire, les emmener dans un enterrement des lasers en orbite ou au sol (balai laser), ou un dispositif qui collectera les déchets pour un traitement ultérieur.
Dans le même temps, l'urgence de la tâche d'assurerla sécurité des vols spatiaux dans des conditions de pollution technogénique de l'espace proche de la Terre (OKP) et la réduction du danger pour les objets sur Terre en cas d'entrée incontrôlée d'objets spatiaux dans les couches denses de l'atmosphère et leur chute vers la Terre s'accroît rapidement.
La coopération internationale pour résoudre le problème des "débris spatiaux" se développe dans les domaines prioritaires suivants:
- Suivi environnemental de l'OKP, y compris la zone de l'orbite géostationnaire (OSG): observation des "débris spatiaux" et maintien d'un catalogue d'objets de "débris spatiaux".
- Modélisation mathématique de "l'espacedébris »et la création de systèmes d'information internationaux pour prédire les débris du PCN et son danger pour les vols spatiaux, ainsi que le support d'information pour les événements d'une approche dangereuse des SO et leur entrée incontrôlée dans les couches denses de l'atmosphère.
- Développement de méthodes et de moyens de protection des véhicules spatiaux contre l'impact des particules à grande vitesse de "débris spatiaux".
- Élaboration et mise en œuvre de mesures visant à réduire la contamination de la zone de déchets.
Recherche et suivi des débris spatiaux
Il existe de nombreux outils pour surveiller les orbites proches de la Terre afin d'y rechercher des objets. Ils peuvent être divisés en radar et optique.
La détection d'objets orbitaux peut également êtrefonction supplémentaire d'outils universels pour l'exploration spatiale ou les systèmes de défense. Il existe un certain nombre d'outils spécialisés.
L’URSS et les États-Unis ont créé de puissants outils de suivi spatial. Il existe également un certain nombre d'instruments spécialisés en Europe et dans d'autres pays.
Il existe un certain nombre de programmes nationaux de suivi des objets géocroiseurs et de réduction des débris spatiaux. Le Comité de coordination interinstitutions sur les débris spatiaux a été créé pour coordonner leurs activités.
- Moteur à iode
Une innovation petite mais potentiellement utile pourrait contribuer à débarrasser le ciel des débris spatiaux : elle permettrait à de minuscules satellites de s'autodétruire facilement et à moindre coût à la fin de leur mission.
La technologie utilise un nouveau carburant - l'iode - enun moteur électrique qui contrôle la hauteur du satellite au-dessus de la Terre. L'iode est moins cher et utilise des technologies plus simples que les carburants traditionnels. Contrairement à de nombreux carburants pour fusées traditionnels, l'iode est non toxique et reste solide à température et pression ambiantes. Cela rend le travail sur Terre plus facile et moins coûteux.
Lorsqu'il est chauffé, il se transforme en gaz sans passerà travers la phase liquide, ce qui le rend idéal pour un système de propulsion simple. De plus, il est plus dense que le carburant traditionnel, il prend donc moins de place à bord du satellite.
- Collecteur d'ordures de vaisseau spatial
Des scientifiques russes ont proposé de dégager l'orbite terrestre basse à l'aide d'un vaisseau spatial. Il existe des modules spéciaux avec des moteurs à bord.
Ces modules seront attachés aux objetsdébris spatiaux et éloignez-les. Quant à l’orbite géostationnaire, le moyen privilégié pour la dégager serait de remorquer un vaisseau spatial, affirment les scientifiques.
Sa tâche est de transporter les objets de débris spatiaux sur «l'orbite de destruction» (600 km de haut, où les objets sont progressivement détruits par le freinage contre l'atmosphère).
Vaisseau spatial d'assemblage proposééquipe chargée de nettoyer les orbites proches de la Terre, a une longueur de 11,5 m, un diamètre de 3 m et un poids d'un peu plus de 4 tonnes. Un tel collecteur peut embarquer de 8 à 12 modules avec moteurs à bord.
Pour déplacer les étages d'un navire à passagers, il faudra de 50 à 70 kg de carburant, pour transporter un étage Zenit-2 pesant 9 tonnes - environ 350. Le poids total d'un tel assembleur au départ sera de 8 à 12 tonnes.
Les accélérateurs modernes peuvent facilement en déduirecargo sur n'importe quelle orbite jusqu'à 1000 km Une fois que le collecteur sera à court de modules, il rejoindra le dernier étage du booster, se déplacera avec lui dans la haute atmosphère et brûlera.
- Démarrage japonais pour le nettoyage des ordures
La startup japonaise prévoit de lancer des appareils qui trouveront et élimineront les débris spatiaux à partir de mars 2021. Si tout se passe bien, ils enverront une mission complète.
La startup japonaise Astroscale a envoyé son vaisseau spatial ELSA-d au cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan. Là, les ingénieurs l'intégreront à la fusée Soyouz, dont le lancement est prévu en mars 2021.
La compagnie a noté qu'il s'agissait du vol le plus important pourcar il s'agit de la première démonstration de la technologie de réduction des débris de l'entreprise, un enjeu critique pour la durabilité des activités spatiales.
L'appareil de petite taille fera la démonstration de technologies clés : le ciblage, qui aidera à localiser les débris à l'aide d'un capteur de ciblage basé sur GPS.
Ces données seront utilisées par un satellite dit de «service», qui peut intercepter un morceau de débris spatial.
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