Débris spatial

Vue rapprochée d'un impact sur un élément métallique

Trou dans le radiateur de la navette spatiale américaine Endeavour provoqué par un débris durant la mission ST-118. Le diamètre de l'orifice d'entrée est de Modèle:Unité et celui de sortie est le double.

Traînée lumineuse matérialisant la trajectoire d'un projectile jusqu'à une cible.

Test destiné à simuler l'impact d'un débris spatial dans un véhicule en orbite au centre de recherche de la NASA.

Séries de photographies en noir et blanc montrant la progression d'un projectile sur une plaque.

Cette série de photographies capturée grâce à une caméra rapide représente un essai d'impact d'une bille en aluminium sur une plaque elle-même en aluminium à Modèle:Unité soit Modèle:Unité. Cet essai a été réalisé par Thiot Ingénierie dans le but de simuler l'effet d'un impact de débris spatiaux sur un satellite.

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 Modèle:Unité de plus de Modèle:Unité de diamètre. Parmi eux, on compte Modèle:Unité inactifs en orbite basse (moins de Modèle:Unité d'altitude), Modèle:Nombre de plus de Modèle:Unité en orbite géostationnaire et, selon un modèle statistique de l'ESA Modèle:Nombre de plus de Modèle:Unité et Modèle:Nombre de plus de Modèle:Unité. Les débris spatiaux situés sur une orbite inférieure à Modèle:Unité 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 Modèle:Unité.

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 Modèle:Unité 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 Modèle:Unité 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 Modèle:Nobr. 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.

Définition

Un débris spatial est défini comme un objet artificiel (fabriqué par l'homme) qui se trouve en orbite autour de la Terre et qui n'est pas ou plus utilisé<ref>Droit français : arrêté du Modèle:Date- relatif à la terminologie des sciences et techniques spatiales.</ref>. Un satellite artificiel lorsqu'il arrive en fin de mission devient un débris spatial. L'étage supérieur d'un lanceur resté en orbite après avoir rempli sa tache est également un débris spatial.

Origine des débris spatiaux

Diagramme fournissant la ventilation des débris spatiaux (comprend les satellites actifs) en fonction de leur provenance.

Répartition des débris selon leur origine

Depuis le début de l'ère spatiale (lancement de Spoutnik 1 le Modèle:Date-) plus de Modèle:Nombre spatiaux ont été lancés dans l'espace par les différentes puissances spatiales de la planète. La majorité d'entre eux (environ 4 800 en 2007) ont été placés sur une orbite terrestre<ref name="psss62">Modèle:Harvsp.</ref> et quelques centaines, les sondes spatiales, ont quitté l'environnement immédiat de la Terre pour explorer la Lune ou les autres planètes du système solaire. Chacune de ces missions a généré un certain nombre de débris spatiaux.

Les débris spatiaux catalogués (dépassant dix centimètres) ont différentes origines : fragmentation de l'engin (52,6 %), satellites arrivés en fin de vie (24,4 %), étages de fusée (10,3 %), débris volontairement largués dans le cadre des missions (10,4 %)<ref name=OD23i1-6>Modèle:Article.</ref>.

Fragmentation des engins spatiaux en orbite

La principale source de débris spatiaux est la fragmentation d'engins spatiaux en orbite. Jusqu'en 2007 (année de la destruction volontaire d'un satellite par un missile anti-satellite chinois) presque tous les débris spatiaux à vie longue avaient pour origine ce type d'événement. Début 2020 les fragmentations étaient encore à l'origine de 60 % du volume des débris spatiaux<ref name=ODMSP>Modèle:Article.</ref>.

La fragmentation a pour origine, dans la plupart des cas, une explosion interne. Cette fragmentation peut se produire des décennies après le lancement. On recensait ainsi entre zéro et neuf fragmentations par an entre 1960 et 2018 et un total de 242 à cette dernière date, soit environ quatre par an. Les processus à l'œuvre comprennent l'explosion de batteries, les explosions à haute énergie dues à la présence d'ergols dans les réservoirs, l'implosion de réservoirs normalement sous pression (faible énergie). Ces incidents touchent de manière plus fréquente certains satellites ou certains étages de fusées. Dix missions sur les 5 385 lancées depuis le début de l'ère spatiale sont à l'origine de 33 % des débris catalogués (dépassant dix centimètres). Certains équipements sont à l'origine d'un grand nombre de fragmentation : ainsi Modèle:Nobr de fragmentation (19,8 %) sont dus au moteur SOZ, une petite fusée de tassement de l'étage supérieur russe Bloc DM éjectée après usage. En tout, 44 % concernent des éléments de propulsion. Concernant les causes, 24,4 % événements sont des destructions délibérées de satellite, 3,7 % sont dues aux batteries, 2,5 % résultent de collisions<ref>Modèle:Article.</ref><ref name=OD23i1-6/>.

Au cours de l'année 2020 cinq événements de ce type ont été identifiés par le réseau de surveillance et de suivi américain des débris. Ils concernaient<ref>Modèle:Article.</ref> :

• un satellite militaire russe (Cosmos 2525), aux caractéristiques inconnues, lancé en 2019. Il a produit 26 débris spatiaux catalogués (plus de dix centimètres environ). Ce satellite dispose manifestement d'un système de propulsion (il a changé d'orbite en cours de vie), qui est sûrement à l'origine de l'explosion ;
• le troisième étage d'un lanceur russe Tsyklon-3, lancé en 1991, qui a produit 112 débris spatiaux catalogués. Cinq autres explosions sur ce modèle d'étage, sans doute dues à la mise à feu de résidus d'ergols hypergoliques se sont produites au cours des deux décennies précédentes<ref>Modèle:Article.</ref> ;
• l'étage Fregat d'une fusée russo-ukrainienne Zenit lancée en 2011 qui a produit 325 débris spatiaux catalogués (le plus grave incident de ce type depuis cinq ans). Certains de ces débris spatiaux circulent sur des orbites très élevées (jusqu'à Modèle:Unité) ce qui implique qu'ils ne rentreront pas dans l'atmosphère avant plusieurs siècles ;
• la coiffe d'une fusée japonaise H-IIA,lancée en 2018, qui a généré 87 débris. Aucune source d'énergie n'étant stockée dans la coiffe, son éclatement est sans aucun doute du à l'impact d'un autre débris spatial (donc à ranger dans la catégorie de débris suivante). Un des fragments produits est passé à faible distance de la Station spatiale internationale et celle-ci a du manœuvrer le Modèle:Date- pour l'éviter<ref name=ODQ-24-4>Modèle:Article.</ref> ;
• le satellite d'observation de la Terre russe Resours-O1, placé en orbite en 1994 et qui a produit 72 débris. Ce satellite utilise une plateforme Meteor-2 qui a déjà été impliquée dans un événement de fragmentation à plusieurs reprises<ref name=ODQ-24-4/>.

Collision entre engins spatiaux et/ou débris spatiaux

Jusqu'en 2007 aucun cas de fragmentation lié à une collision n'avait été recensé. En 2021 la deuxième source de débris en nombre est la collision de deux engins spatiaux entre eux ou d'un engin spatial avec un débris spatial. Les deux collisions qui se sont produites en 2007 et 2009 ont à elles seules augmenté de 30 % le nombre de débris de plus de Modèle:Unité. À une échelle microscopique les collisions avec des débris de très faible taille détachent des écailles de peinture.

Étages de lanceur

Les plus gros débris sont constitués par le dernier étage du lanceur qui est placé en orbite en même temps que sa charge utile. Les recommandations appliquées par les principales nations spatiales préconisent que l'étage dispose de suffisamment de carburant (si le moteur-fusée peut être remis à feu) ou dispose d'un système propulsif spécifique lui permettant de réduire son orbite et d'effectuer une rentrée atmosphérique peu de temps après avoir achevé sa mission.

Satellites non fonctionnels

Une fois leur mission achevée les satellites restent généralement sur leur orbite car un retour sur Terre nécessite de disposer d'une masse d'ergols, ce qui impose de réduire la part du satellite consacrée à sa mission. En 2007, sur les Modèle:Unité en orbite on estime que plus des trois quarts étaient des engins spatiaux ayant achevé leur mission<ref name="psss62"/>.

Débris « opérationnels »

Les débris spatiaux dits opérationnels sont produits volontairement au moment du déploiement du satellite. Ce sont par exemple les caches protégeant les optiques des caméras, les réservoirs largables, les dispositifs utilisés pour larguer la charge utile, l'adaptateur utilisé lors de l'emport d'une charge double (Sylda)Modèle:Etc. Ces équipements sont de plus en plus souvent conçus pour qu'ils restent solidaires de l'engin spatial sur lesquels ils sont fixés. Certains de ces débris sont des objets largués de manière opérationnelle dans le cadre de la mission comme les [[projet West Ford|petites aiguilles du projet Modèle:Lang]] ou des gouttes de sodium du liquide réfrigérant du générateur nucléaire des satellites RORSAT larguées après usage<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Divers

De manière anecdotique, certains débris spatiaux sont des équipements perdus par des astronautes, alors qu'ils effectuaient des opérations de montage et de réparation durant une sortie extravéhiculaire. Ainsi de la trousse à outils d'Heidemarie Stefanyshyn-Piper, perdue lors de la mission STS-126 en Modèle:Date.

Inventaire et caractéristiques

Volume des débris spatiaux

Le nombre de débris d'une taille supérieure à Modèle:Unité est estimé à environ 36 000<ref name="Le Figaro 20220510">Modèle:Lien web.</ref>. Pour 17 000 d'entre eux, on dispose des caractéristiques de l'orbite et la trajectoire est suivie. La population des débris dont la taille est comprise entre Modèle:Unité est évaluée à 500 000. Enfin, on estime qu'il y a, en 2017, Modèle:Nobr de débris spatiaux de plus de Modèle:Unité<ref>Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>. Le nombre de débris dont la taille est supérieure à Modèle:Unité et inférieure à Modèle:Unité est évaluée par projection statistique à partir de données fournies par les radars au sol. En deçà de cette taille l'évaluation est effectuée à partir du recensement des impacts sur la surface d'engins ou d'expériences ayant séjourné dans l'espace et ramenés sur Terre. Ces méthodes statistiques estiment la population totale d’une certaine catégorie de débris spatiaux en analysant la distribution des observations ou des impacts dans une zone limitée de l’espace. La masse totale des débris en orbite était évaluée début 2021 à environ Modèle:Unité.

Graphique présentant le nombre de débris identifiés par année depuis 1957 jusqu'en 2020.

Évolution depuis le début de l'ère spatiale du nombre d'objets spatiaux en orbite suivis par le réseau de surveillance américain (USSTRATCOM). Situation au Modèle:Date-. On dispose des caractéristiques orbitales de ces Modèle:Unité suivis (objets de plus de Modèle:Unité en orbite basse et de plus de Modèle:Unité sur les autres orbites). Les objets suivis ne représentent qu'une faible fraction des Modèle:Unité d'une taille supérieure à Modèle:Unité présentant un risque élevé. Les objets suivis sont des satellites en opération ou arrivés en fin de vie, des corps de fusée, des débris générés dans le cadre de la mission (déploiement) et des débris résultant de collision ou d'explosion interne.

Concentration sur l'orbite basse

Image de la Terre et de la répartition des débris spatiaux autour en orbite basse. Cartographie des principaux débris spatiaux en orbite terrestre basse.

Image de la Terre et de la répartition des débris spatiaux autour au-dessus de l'orbite géosynchrone. Cartographie des principaux débris spatiaux en orbite géosynchrone.

La majorité des débris se trouvent à une altitude inférieure à Modèle:Unité reflétant l'activité spatiale qui se déroule principalement sur l'orbite basse (satellites d'observation de la Terre, constellations de satellites de télécommunications, majorité des satellites militaires, programme spatial habité, CubeSats). La concentration la plus importante se trouve à une altitude comprise entre Modèle:Unité. Les débris spatiaux qui circulent en orbite basse (altitude inférieure à Modèle:Unité) ont en moyenne une vitesse comprise entre Modèle:Unité (hypervitesse). Lorsqu'une collision se produit, la vitesse relative des deux objets concernés est en moyenne de Modèle:Unité<ref name="NASAFAQ">Modèle:Lien web.</ref>.

Un nombre toujours croissant

Les observations effectuées périodiquement montrent une croissance régulière du nombre de débris en orbite malgré des mesures prises par pratiquement tous les intervenants pour limiter cette croissance. Deux nouveaux phénomènes propres à l'activité spatiale de la décennie 2010 contribuent à accélérer cette évolution. Le premier concerne la progression très rapide de la population des CubeSats. Ces nano-satellites de quelques kilogrammes, du fait de leur taille, ne sont pas en mesure d'appliquer les règles élaborées pour accélérer la rentrée atmosphérique, qui nécessitent l'emport d'ergols lorsque l'orbite dépasse les Modèle:Unité (environ). L'autre phénomène concerne le déploiement en cours (2021) de méga constellations de satellites de télécommunications comptant des centaines d'engins spatiaux (Starlink plus de Modèle:Unité dans une première phase, OneWeb Modèle:NobrModèle:Etc.) qui, en saturant l'orbite basse, sont susceptibles de rendre inopérantes les méthodes utilisées pour le suivi des satellites et la gestion des risques de collision<ref name=IADC2016/><ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Fichier:Historique charges utiles ventilées par constellation taille et orbite depuis 2012.png

Le nombre de satellites faisant partie des méga-constellations (Starlink et OneWeb en 2023, d'autres constellations étant en cours de préparation) croit de manière quasi exponentielle et risque d’accroître fortement le volume de débris spatiaux. Le diagramme présente l'évolution entre 2012 et 2022 du nombre de satellites placés en orbite chaque année par grande catégorie : satellites géosynchrones, mégaconstellations, CubeSats et picosatellites (Modèle:Unité) et autres satellites<ref>Sources : Gunter's Space Page, Nanotsats.eu, Space Activities in 2022 de McDowell.</ref>.

Le « nettoyage » naturel de l'orbite basse

Les débris spatiaux ne restent pas de manière permanente en orbite. Par exemple, il ne subsiste plus en 2016 aucun des débris produits par l'explosion du satellite soviétique Modèle:Nobr, qui a eu lieu en 1986 à une altitude de Modèle:Unité et qui a généré à l'époque Modèle:Nobr de plus de Modèle:Unité<ref name=10explosions/>. En effet, l'atmosphère résiduelle, qui subsiste dans l'espace près de la Terre, freine progressivement le débris spatial, dont l'altitude s'abaisse jusqu'à ce qu'il soit ramené au niveau des couches denses de l'atmosphère lorsque son altitude approche les Modèle:Unité. Il effectue alors une rentrée atmosphérique, au cours de laquelle il s'échauffe et se disloque. Certaines pièces peuvent survivre à cette phase et parvenir jusqu'au sol, mais la plupart sont vaporisées. L'orbite s'abaisse d'autant plus vite que la surface exposée aux forces de traînée est importante et que l'altitude initiale est faible (cas du satellite Modèle:Nobr). Si le débris spatial se trouve à Modèle:Unité d'altitude, il retombe sur Terre au bout de quelques années. À une altitude initiale de Modèle:Unité, il ne revient au sol qu'au bout de plusieurs décennies. Au-dessus de Modèle:Unité d'altitude, le débris spatial reste en orbite plusieurs siècles<ref name=NASAFAQ/>. La « durée de vie » moyenne élevée des débris spatiaux combinée avec une activité de lancement soutenue (environ Modèle:Nobr par an au cours de la Modèle:Nobr) ont pour conséquence une augmentation constante des débris spatiaux depuis le début de l'ère spatiale. Le nombre a fortement cru à la fin des Modèle:Nobr à la suite de deux collisions majeures, la destruction volontaire du satellite chinois Fengyun-1C et la [[Collision entre les satellites Iridium-33 et Kosmos-2251|collision accidentelle de Modèle:Nobr et Modèle:Nobr]]), qui ont accru d'environ 30 % le nombre de débris de plus de Modèle:Unité.

Orbite des débris générés par la fragmentation et la collision

Diagramme donnant l'altitude (périgée et apogée) de débris issus d'un troisième étage de fusée, en fonction de leur période orbitale.

Diagramme de Gabbard des Modèle:Nobr issus de l'explosion du Modèle:3e d'une fusée Longue Marche, cinq mois après son lancement.

Lorsqu'il y a collision ou explosion les débris résultant sont projetés dans toutes les directions avec des vitesses variables. De ce fait ils se retrouvent dispersés sur des orbites très différentes multipliant d'autant les risques qu'ils font peser sur les satellites opérationnels. Les fragments se retrouvent selon le cas sur des orbites plus basses, identiques ou plus hautes que l'orbite originelle. La dispersion des orbites résultantes est d'autant plus importante que l'événement à leur origine a été énergétique. On représente les orbites à l'aide d'un diagramme dit « de Gabbard » dans lequel le périgée et l'apogée de chaque débris est représenté en fonction de sa période orbitale. Les débris projetés dans le sens du déplacement orbital augmentent en apogée et en période, ils correspondent aux deux bras droits du X. Les débris projetés dans le sens rétrograde ont un périgée et une période diminués (les deux bras gauches du X). Les projections dans les directions perpendiculaires à l'orbite influent peu sur les caractéristiques de période, d'apogée et de périgée, les débris dans ce cas sont concentrés autour du centre de la croix<ref>Modèle:Lien web.</ref>. L'étude de la distribution des éléments de ce diagramme permet aussi de déterminer les causes de la fragmentation<ref>Modèle:Lien web.</ref>

Risques et incidents liés aux débris spatiaux

Menace pour les engins spatiaux opérationnels

Fichier:Dommage-subi-par-un-engin-spatial-suite-à-collision-avec-un-débris-spatial.png

Dommage maximum subi par un engin spatial heurté par un débris spatial en fonction du diamètre de celui-ci. La limite entre les trois niveaux de dégât dépendent de la zone d'impact (réservoir, panneau solaire, électronique…).

Malgré leur nombre relativement restreint, les débris spatiaux situés en orbite constituent une menace pour les engins spatiaux en activité du fait de leur énergie cinétique très élevée. Avec une vitesse moyenne en cas d'impact de Modèle:Unité, l'énergie cinétique (Modèle:Tunité) d'un débris spatial de Modèle:Unité est égale à celle d'une balle tirée par un fusil. Si le diamètre est de Modèle:Unité l'énergie libérée est celle d'une enclume en chute libre, avec Modèle:Unité elle est équivalent à celle d'un bus roulant à moyenne vitesse et lors que débris atteint Modèle:Unité l'énergie libérée est celle d'une grosse bombe<ref>Modèle:Article</ref>. Si un débris d'une taille inférieure à Modèle:Unité ne fait qu'éroder la surface d'un satellite, les débris dont la taille est comprise entre Modèle:Unité et Modèle:Unité peuvent perforer des équipements et entrainer selon le cas une panne mineure, majeure ou la perte du satellite. Entre Modèle:Unité les dommages sont très importants alors que les débris de cette taille ne peuvent être systématiquement détectés depuis le sol. L'utilisation d'un blindage ne permet de résister qu'à des débris dont la taille est inférieure à Modèle:Unité<ref name=CNESRisques>Modèle:Lien web.</ref>.

Temps moyen entre deux impacts de débris supérieurs à une taille donnée, sur un objet d'une section de Modèle:Unité en fonction de son altitude<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>

	Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité
>Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité
>Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité
>Modèle:Unité	Modèle:Nombre	Modèle:Nombre	Modèle:Nombre
>Modèle:Unité	Modèle:Nombre	Modèle:Nombre	Modèle:Nombre

Les accidents impliquant des débris spatiaux restent encore relativement peu fréquents, du fait de l'immensité de l'espace. À titre d'exemple, la Station spatiale internationale risque un impact critique avec un objet d'une taille comprise entre Modèle:Unité<ref group="Note">La station dispose d'un blindage capable de résister aux objets dont la taille est inférieure à Modèle:Unité, tandis que les objets de plus de Modèle:Unité, dont l'orbite est connue, sont évités par des petits changements d'orbite.</ref> que tous les soixante-dix ans ; si l'on exclut de la surface de la station ses immenses panneaux solaires dont la perte ne serait pas forcément critique, le risque tombe à un impact tous les trois siècles<ref name="psss69">Modèle:Harvsp.</ref>. Pour un satellite d'une durée de vie de dix ans, le risque d'être détruit par un débris spatial est à peu près identique à celui de l'être lors du lancement (soit une chance sur 100)<ref name="note1"/>.

Fichier:Debris impacts in HST parts.jpg

Impact de micro-débris (annotés) sur un panneau solaire du télescope spatial Hubble (orbite Modèle:Unité) redescendu au sol à la suite de son remplacement.

Ces probabilités relativement faibles peuvent conduire à sous-estimer l'importance du problème posé par les débris spatiaux. Cependant, en considérant le nombre élevé de satellites opérationnels actuellement en orbite, la probabilité que l'un d'entre eux percute un débris spatial de plus de Modèle:Unité culmine à plus de 50 % par année<ref name=":12">Modèle:Article.</ref>, en dépit des risques individuels bas. De plus, l'étendue de la menace augmente au fil des impacts, puisque chaque collision génère de nouveaux débris. Si l'orbite terrestre basse atteint la densité critique à partir de laquelle le nombre de débris créés par les collisions surpasse le nombre de rentrées atmosphériques, elle deviendra impraticable, ce qui pourrait s'avérer catastrophique étant donné que nos systèmes de communication actuels sont étroitement dépendants des satellites placés dans cette zone. Cette réaction en chaîne est connue sous le nom de syndrome de Kessler. Il est donc nécessaire de réaliser que les débris spatiaux constituent un risque non négligeable pour les instruments scientifiques coûteux placés en orbite ainsi que pour les missions habitées<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Missions avec équipage

La menace des débris spatiaux pour les équipages en orbite est prise au très sérieux car une collision pourrait conduire à la perte de l'équipage par dépressurisation, mise hors service de leur engin spatial ou même frappe directe d'un astronaute durant une sortie dans l'espace. La station spatiale internationale est particulièrement exposée car contrairement aux missions de quelques jours, elle accueille en permanence un équipage généralement de six personnes alors qu'elle circule sur une orbite comprise entre 300 et Modèle:Unité où on trouve une concentration particulièrement importante de débris spatiaux<ref name="NSFSafeHaven">Modèle:Lien web</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>. En 2007 les experts américains évaluaient la probabilité de pénétration de la partie pressurisée de la station spatiale par un débris à 29 % sur une période de 15 ans, la probabilité d'abandon de la station à 8 %, celui de la perte de la station, avec éventuellement perte de l'équipage, de 5 %. Ces chiffres partent de l'hypothèse que les protections anti-débris des vaisseaux Progress et Soyouz sont améliorées : si ce n'est pas le cas la probabilité de perforation passe à 46 %. Ces chiffres sont jugés pessimistes par les russes qui se reposent sur l'expérience accumulée avec la station Mir<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.

Fichier:SAFER - Simplified Aid for EVA Rescue.jpg

Mark Lee teste le système SAFER au cours de la mission STS-64

Les débris constituent également une menace durant les sorties extravéhiculaires des astronautes, car ils peuvent perforer les combinaisons spatiales et entraîner une dépressurisation mortelle (l'astronaute dispose d'environ 15 secondes pour réagir avant de perdre conscience)<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}Modèle:Lien web</ref><ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}Modèle:Lien web.</ref>. La probabilité d'une perforation de la tenue spatiale est toutefois, selon les experts américains, très faible compte tenu de la distribution des débris et des protections incorporées dans les combinaisons spatiales : 6 % après Modèle:Unité d'activités extravéhiculaires d'une équipe de deux personnes<ref>[[#RISK|2007 Report of the ISS satefy task force Modèle:P.]]</ref>. L'astronaute peut également perforer sa combinaison en y faisant un accroc (survenu une fois mais sans conséquence) ou partir à la dérive. Pour combattre ce dernier risque, les procédures concernant l'accrochage sont très strictes et en ultime recours l'astronaute emporte un dispositif propulsif, le SAFER, fournissant un delta-v cumulé de Modèle:Unité<ref group="Note">C'est-à-dire que la capacité du SAFER permet théoriquement à un astronaute qui s'éloignerait de la station spatiale à la vitesse de Modèle:Unité d'annuler cette vitesse puis de repartir dans la direction inverse à Modèle:Unité et enfin d'annuler cette vitesse lorsqu'il est sur le point d'aborder la station.</ref>.

En mai 2021, l'ISS a été percuté par un débris spatial qui a perforé son bras articulé Canadarm 2. Le trou créé mesure Modèle:Unité de diamètre<ref>Modèle:Lien web</ref>.

Risques au sol

Les risques au sol sont nettement plus faibles, car les fragments entrant dans l'atmosphère sont majoritairement vaporisés par la chaleur due aux frottements avec l'air. Pour autant, des débris de taille non négligeable sont parfois retrouvés sur Terre et des prévisions sont faites régulièrement par les organismes de surveillance<ref name="psss77">Modèle:Harvsp.</ref>. Bien que de tels atterrissages soient très peu fréquents, ils représentent un danger car les objets qui retombent sur Terre sont souvent hors de contrôle et peuvent par conséquent s’écraser n’importe où. Toutefois, la rentrée atmosphérique des engins les plus massifs (gros satellites, stations spatiales) est généralement contrôlée par des manœuvres précises effectuées en orbite et le point de chute privilégié est situé vers le point Nemo, la zone du Pacifique Sud la plus éloignée des terres émergées et où le trafic maritime est particulièrement réduit<ref>Modèle:Article.</ref>. Jusqu’à présent, aucun impact destructeur n’est survenu dans des zones habitées<ref name=":12" />. Le risque lié aux rentrées atmosphériques de débris spatiaux est largement surestimé par les médias. Depuis le début de l'ère spatiale aucune personne n'a été tuée par des débris spatiaux mais des cas de dommage aux biens sont régulièrement rapportés. Une étude effectuée en 2022 à partir des statistiques de rentrée des 30 années précédentes, estime à 10% la probabilité qu'une personne soit victime d'un débris spatial au cours de la décennie à venir. Toutefois ce taux ne prend pas en compte la forte augmentation du nombre de satellites lancés ces dernières années en lien avec le développement des constellations géantes (Starlink, OneWeb...)<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

• Pièces d'engins spatiaux ayant survécu à la rentrée atmosphérique
• Réservoir du troisième étage PAM-D d'une fusée Delta II retrouvé en Arabie saoudite en 2001.

  Réservoir du troisième étage PAM-D d'une fusée Delta II retrouvé en Arabie saoudite en 2001.

• Réservoirs et tuyère du deuxième étage d'une fusée Delta II retrouvé en Afrique du Sud en 2000.

  Réservoirs et tuyère du deuxième étage d'une fusée Delta II retrouvé en Afrique du Sud en 2000.

• Panneau de la station spatiale soviétique Saliout 7 retrouvés en Argentine à la suite de sa rentrée atmosphérique en 1991.

  Panneau de la station spatiale soviétique Saliout 7 retrouvés en Argentine à la suite de sa rentrée atmosphérique en 1991.

Surveillance et suivi des débris spatiaux

Les principales puissances spatiales, en particulier la NASA, l'Agence spatiale européenne et l'agence spatiale russe Roscosmos, ont mis en place des réseaux de radars et télescopes optiques pour tenter de prévenir les impacts de débris spatiaux sur les satellites en établissant un catalogue recensant les orbites des débris les plus gros. En dessous de Modèle:Unité de diamètre les débris spatiaux ne sont pas suivis individuellement mais leur volume par orbite est déterminé statistiquement à l'aide de modèles qui s'appuient sur des observations radar et des constatations des impacts in situ.

États-Unis

Fichier:Couverture-du-réseau-de-surveillance-des-dérbris-spatiaux-des-Etats-Unis.png

Couverture du réseau de surveillance des débris spatiaux des États-Unis début 2019. Le réseau principal géré par l'Armée de l'Air permet d'établir l'orbite des débris supérieurs à dix centimètres en orbite basse et un mètre en orbite géostationnaire. Des radars de la NASA (Haystack et Goldstone) permettent de déterminer statistiquement le volume des débris en orbite basse dont le diamètre est supérieur à quelques millimètres.

Le département de la Défense des États-Unis (DoD) et l'agence spatiale civile, la NASA, coopèrent pour réaliser le recensement et le suivi des débris spatiaux. Le réseau de surveillance spatiale du DoD, constitué d'une trentaine de radars et de télescopes optiques répartis sur la planète ainsi que de six satellites en orbite, maintient un catalogue de Modèle:Unité dénommé Modèle:Citation étrangère » (TLE) recensant tous les engins spatiaux (actifs ou non) et débris spatiaux d'une taille supérieure à Modèle:Unité en orbite basse et de plus de Modèle:Unité en orbite géostationnaire). Celui-ci contient les caractéristiques de l'orbite du débris spatial qui permettent de déterminer en temps réel leur position. De son côté la NASA réalise un recensement statistique des débris dont la taille est inférieure à Modèle:Unité et supérieure à quelques millimètres en utilisant plusieurs équipements : deux radars de l'observatoire Haystack du Lincoln Laboratory (Massachusetts Institute of Technology) - le Haystack Ultrawideband Satellite Imaging Radar (HUSIR) et le Haystack Auxiliary Radar (HAX) —, deux des radars du complexe Goldstone du réseau d'antennes de communications utilisé pour communiquer avec les sondes spatiales ainsi que plusieurs télescopes pour compléter les données recueillies par les radars<ref name=IG21011/><ref>Modèle:Doc Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Vue de LDEF au-dessus de la surface terrestre.

Le satellite LDEF avant son déploiement par Challenger au-dessus de la Floride.

Pour évaluer le volume et la distribution des débris dont la taille est inférieure au millimètre, la NASA a analysé différentes pièces du télescope spatial Hubble (panneaux solaires changés en cours de vie, équipement remplacé) et de la navette spatiale américaines (panneaux de régulation thermique, vitres) exposées dans l'espace et ramenées sur Terre. Le satellite LDEF, déployé par la mission STS-41-C Challenger et récupéré par STS-32 Columbia, a passé Modèle:Nobr en orbite. L'examen minutieux de sa surface a permis d'analyser la distribution directionnelle et la composition du flux de débris. Le satellite européen Eureca, déployé par STS-46 Atlantis et récupéré Modèle:Nobr plus tard par STS-57 Endeavour a révélé un millier d'impacts sur ses panneaux solaires et 71 sur son corps, de Modèle:Nobr à Modèle:Unité<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Le catalogue « Two Lines » du DoD est exploité par les militaires à la fois à des fins internes (détection de lancement de missiles, surveillance des satellites militaires étrangers et plus généralement de toute activité suspecte) et pour répondre aux besoins des opérateurs de satellites civils qu'ils soient américains ou étrangers : ceux-ci reçoivent des messages d'alerte dès qu'un risque de collision entre un satellite et un autre engin spatial ou un débris spatial. Le message d'alerte est transmis trois à cinq jours avant l'impact potentiel pour permettre à l'opérateur de planifier et réaliser les manœuvres d'évitement. La prédiction est d'autant plus précise que les caractéristiques orbitales du débris sont connues. Cette précision n'existe pas pour les débris de très petite taille car elle nécessiterait des moyens supérieurs à ceux disponibles (400 000 observations effectuées chaque jour). La solution adoptée est de déterminer les risques d'impact en prenant des marges importantes puis de raffiner le résultat en effectuant des observations complémentaires pour préciser l'orbite et déterminer le risque de collision réel<ref>Modèle:Article.</ref>.

Europe

Depuis 2014 le suivi des débris et des satellites est prise en charge par EU Space Surveillance and Tracking (EU SST). Cette organisation créée par l'Union européenne réunit la France, l'Allemagne, l'Italie, la Pologne, le Portugal, la Roumanie, l'Espagne et le Royaume-Uni. Les pays y sont représentés par leurs agences spatiales respectives. Cette structure regroupe les moyens de ces pays pour assurer une veille spatiale et fournir aux opérateurs des satellites (en 2020 environ Modèle:Nobr) et aux autorités européennes trois types de service : des alertes pour risque de collision avec un engin spatial actif, le détail des débris produit par une collision et les caractéristiques de la rentrée atmosphérique de débris et d'engins spatiaux. Le système repose début 2021 sur Modèle:Nobr de surveillance ou de suivi de trois types : des radars (comme le radar Graves français ou le radar TIRA allemand), des télescopes optiques (par exemple le télescope OGS de l'Agence spatiale européenne) et des stations de télémétrie laser sur satellites (par exemple Matera en Italie). Les données collectées sont traitées par les centres opérationnels (OC) nationaux puis le résultat est remonté dans une base de données européenne gérée par l'Allemagne. À partir de cette base de données, les centres opérationnels français et espagnols sont responsables de la fourniture de l'alerte en cas de collision tandis que le centre opérationnel italien fournit les données sur les conséquences d'une collision et les rentrées atmosphériques. Un portail internet géré par l'EU SatCen restitue aux utilisateurs ces informations. Environ 90 organisations utilisent cette prestation en 2020<ref>Modèle:Lien web</ref>. Cette veille spatiale est par ailleurs un des trois composants du programme Space Situational Awareness qui comprend également la surveilles des objets naturels proches de la Terre et la météorologie spatiale.

Selon l'Institute of Aerospace Systems de Brunswick, la trajectoire n'est pas connue pour Modèle:Nombre débris en orbite terrestre, compris entre un et dix centimètres, ainsi que des objets artificiels allant du millimètre au centimètre dont le nombre est estimé à Modèle:Nobr et dont la trajectoire est erratique<ref>Modèle:Lien web.</ref> (sans compter les poussières indétectables allant du millimètre au micromètre). La masse totale de ces débris est estimée à Modèle:Unité<ref name="note1">Comment se débarrasser des débris spatiaux, émission, Ciel et Espace radio, du 27 septembre 2010.</ref>.

Cet institut est à l'origine du modèle de distribution et de vitesse des débris nommé MASTER (Modèle:Langue) et utilisé par l'ESA pour calculer les probabilités et directions de collision en orbite. L'agence européenne possède un catalogue de Modèle:Nombre qu'elle suit avec un réseau d'observatoires et de radars pour corroborer ce modèle.

Dans le cadre du programme Modèle:Lang (SSA) de l'Agence spatiale européenne (ESA), des chercheurs du Fraunhofer-Gesellschaft en Allemagne ont un rôle de premier plan dans ce projet : ils fournissent le récepteur du système radar. L'institut Fraunhofer de la physique des hautes fréquences et des techniques radar (le FHR à Wachtberg) réalise le démonstrateur, en collaboration avec la société espagnole Indra Espacio qui se charge de l'ensemble émetteurModèle:Refsou.

France

La France dispose depuis 2005 du radar Graves (un seul capteur) qui permet de détecter les satellites survolant la France et les régions périphériques à des altitudes compris entre Modèle:Unité et de mesurer leurs trajectoires. Ce radar remplit trois missions dont deux ont un rapport direct avec les débris spatiaux<ref>Modèle:Lien web.</ref> :

• détection des satellites de reconnaissance (satellite espion) survolant le territoire ;
• détermination des risques de collision entre satellites impliquant au moins un satellite opérationnel ;
• détection des satellites soit massifs soit polluants (radioactivité) susceptibles d'effectuer une rentrée atmosphérique et présentant donc un risque pour les habitants.

L'Armée française utilise ses radars SATAM pour déterminer de manière plus précise les objets d'intérêts (risque de collision ou retombées atmosphériques). Les données des radars SATAM et GRAVES sont traitées par le Centre opérationnel de surveillance militaire des objets spatiaux (COSMOS) créé en 2014 avec des objectifs à la fois militaires et civils (protection des populations)<ref>Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Le CNES dispose d'un centre d'orbitographie opérationnelle (COO) qui surveille les débris grâce au service Caesar<ref>Modèle:Lien web</ref>. Le CNES utilise à temps partiel (15 %) deux télescopes TAROT dont la mission principale est la détection des sursauts gamma et qui sont situés pour l'un sur le plateau de Calern en France et pour l'autre à l'observatoire de La Silla au Chili. Ceux-ci permettent d'identifier de manière expérimentale les objets situés en orbite géostationnaire ou géosynchrone<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Préconisations destinées à limiter le volume des débris

Pour limiter la multiplication du nombre de débris spatiaux, les principales puissances spatiales ont progressivement défini des règles de bonne conduite à appliquer lors de la conception des nouveaux engins spatiaux et durant les phases de déploiement en orbite puis en fin de vie. L'application des mesures les plus importantes ont un coût car elles entraînent généralement une réduction de la masse de la charge utile emportée par le lanceur. Bien que ne présentant pas de caractère obligatoire, cette réglementation est pratiquement appliquée par les principales puissances spatiales.

Historique de mise en place de la réglementation

Dès les débuts de l'ère spatiale, au début des années 1960, des recherches sont menées aux États-Unis pour évaluer le problème soulevé par les débris spatiaux mais la communauté internationale ne prend conscience de celui-ci que plus tard au milieu des années 1970 dans le cadre de conférences organisées par la Fédération internationale d'astronautique. C'est à cette époque (1978) que Donald J. Kessler expose les conséquences de collisions d'objets en orbite qui pourraient, par une réaction en chaîne, aboutir à une augmentation exponentielle des débris rendant l'orbite basse inutilisable (syndrome de Kessler). La première conférence consacrée aux débris spatiaux est organisée en 1982 par l'agence spatiale américaine, la NASA, suivie en 1983 par une conférence sur la rentrée atmosphérique des débris atmosphériques organisée par l'Agence spatiale européenne. Cette dernière faisait suite à la rentrée atmosphérique de la station spatiale américaine Skylab et à celle du satellite Cosmos 1402<ref name=ESAInventaire>Modèle:Ouvrage</ref>

Au cours des années 1970 et 1980 les agences spatiales et les nations impliquées dans le vol spatial acquièrent progressivement une expertise sur les processus aboutissant à la fragmentation des objets en orbite, sur la modélisation de l'impact d'un débris spatial frappant un satellite à une vitesse de plusieurs kilomètres par seconde et sur la désintégration plus ou moins partielle d'un engin pénétrant dans l'atmosphère. Disposer d'une vision globale du sujet nécessitait toutefois des échanges bilatéraux entre les experts des différentes puissances spatiales. Ces échanges qui débutent à l'initiative de la NASA conduisent à la création en 1993 du comité IADC par la NASA et les agences spatiales européenne, japonaise et russe. L'objectif de ce comité est de permettre aux experts de coordonner leurs travaux sur le sujet. Ce comité est aujourd'hui (2020) considéré comme le référent technique dans le domaine des débris spatiaux. Les débris spatiaux constituent également un des thèmes traités depuis 1994 par le Comité des utilisations pacifiques de l'espace extra-atmosphérique (UNCOPUOS) de l'ONU<ref name=ESAInventaire/>.

La menace constituée par les débris spatiaux et le fait que la Convention sur la responsabilité internationale pour les dommages causés par des objets spatiaux ait été signée par presque tous les pays entrainent l'adoption d'un ensemble de mesures destinées à réduire le volume des débris spatiaux. Ces mesures sont formalisées par l'IADC dans un document diffusé en 2002 (Modèle:Lang). Ce document de référence a, depuis, servi de base pour la rédaction par les nations de documents réglementaires, et de point de départ pour l'application de standards techniques. Il n'existe cependant pas en 2023 de standardisation des mesures à l'échelle mondiale. L'UNCOPUOS a formalisé un ensemble de recommandations accepté par l'ensemble des acteurs portant sur la pérennité des activités spatiales<ref name=ESAInventaire/>.

Actions de l'IADC

Les principales agences spatiales Modèle:Incise adhèrent à l'Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC), créé en 1993 pour faciliter l'échange de données sur les débris spatiaux, mener des études techniques (modélisation du comportement des débris en orbite, étude technique des systèmes de blindage), réaliser des campagnes d'observation et établir des recommandations<ref name=IADC2016>Modèle:Lien web.</ref>. Ce comité a établi un recueil de principes à appliquer, Space Debris Mitigation Guidelines (IADC-02-01, Rev. 2007), qui a été validé la même année par les Modèle:Nobr membres du Comité des utilisations pacifiques de l'espace extra-atmosphérique (COPUOS) consacré aux activités spatiales. Le comité scientifique et technique du COPUOS a établi et publié en 2009 son propre recueil de règles, Space Debris Mitigation Guidelines of the Scientific and Technical Subcommittee of the Committee on the Peaceful Uses of the Outer Space (A/AC.105/890, 2009).

Les préconisations de l'IADC

Il est demandé aux opérateurs d'engins spatiaux de respecter les règles suivantes portant sur la passivation des étages de fusée et des satellites, les modalités de leur désorbitation en fin de vie et leur rentrée contrôlée dans l'atmosphère terrestre.

Passivation des étages de fusée et des satellites

Immédiatement après le lancement, les responsables de la mission doivent procéder à la passivation des étages supérieurs du lanceur restés en orbite après leur utilisation (le dernier étage du lanceur se retrouve généralement sur une orbite proche de celle de la charge utile) par largage du carburant résiduel, pour limiter le risque d'une explosion des imbrûlés qui engendrerait des milliers de nouveaux débris<ref name=IDACguidelinedebrismitigation>Modèle:Ouvrage.</ref>.

Une action similaire doit être réalisée sur les satellites en fin de mission pour éviter également leur explosion. Elle comprend notamment le largage des ergols inutilisés et la déconnexion des batteries pour éviter qu'une surcharge ne les fasse exploser<ref name=IDACguidelinedebrismitigation/>.

Désorbitation des satellites en fin de vie

Les responsables de mission doivent limiter le temps de séjour des étages supérieurs du lanceur et du satellite lorsque sa mission est achevée dans les deux régions orbitales protégées parce que particulièrement fréquentées. Les orbites protégées sont celles dont l'altitude est inférieure à Modèle:Unité et l'orbite géostationnaire (altitude : Modèle:Unité)<ref name=IDACguidelinedebrismitigation/> :

• pour les engins placés sur une orbite basse les opérateurs doivent respecter la règle dite des « Modèle:Nobr » qui impose que tout satellite se trouvant en orbite basse doit rentrer dans l’atmosphère avant un quart de siècle. Ainsi, pour remplir cet objectif, le satellite français SPOT-1 a diminué son altitude en fin de mission à l'aide de sa propulsion (fin 2003), réduisant sa présence post mortem en orbite de 200 à Modèle:Nobr<ref>Modèle:Lien web.</ref> :
• pour les satellites circulant à des altitudes où la désorbitation n'est pas économiquement envisageable :
  • si le satellite est sur une orbite géostationnaire, il doit être déplacé vers une orbite de rebut où il ne risque pas de croiser l'orbite d'un engin opérationnel. L'orbite de rebut débute à Modèle:Unité au-dessus de l'orbite géostationnaire (en pratique Modèle:Unité),
  • si le satellite est située sur une orbite basse il doit être déplacé sur une orbite dont l'altitude est constamment supérieure à Modèle:Unité.

En pratique, pour que ces consignes puissent être appliquées dans le cas d'un satellite, il faut que la mission ait été conçue de manière que le satellite dispose de suffisamment de carburant en fin de mission ce qui exclue de nombreuses missions lancées antérieurement à l'implémentation de ces règles. Par ailleurs le changement d'orbite se produit longtemps après la mise en orbite et le satellite a pu tomber en panne ou ses équipements peuvent être trop dégradés pour lui permettre de changer d'orbite. Enfin aucune obligation n'est imposée aux opérateurs gérant ces satellites : entre 1997 et 2000, 22 des Modèle:Nobr géostationnaires ont été abandonnés, et pour 20 d'entre eux l'orbite n'a pas été modifiées de manière à éviter tout risque<ref name="psss62"/>.

Rentrée contrôlée des engins spatiaux

Les recommandations internationales concernent également la rentrée atmosphérique des satellites lorsqu'elle peut être contrôlée. Celle-ci devra s'effectuer de manière à que les débris subsistant s'écrasent dans une zone inhabitée telle que les zones océaniques peut fréquentées (Sud de l'océan Pacifique). Les autorités maritimes et aériennes concernées doivent être informées de la date, de l'heure, de la trajectoire et de la position de la zone d'impact<ref name=IDACguidelinedebrismitigation/>.

Définition de « règles de bonne conduite » nationales

Sans attendre la mise en place d'une réglementation internationale légalement contraignante pour tous les pays, les principales agences spatiales occidentales ont formalisé de manière interne des règles de bonnes conduite qui ne restent toutefois que des recommandations :

• NASA (États-Unis) : Safety Standard NSS-1740.14 - Guidelines and Assessment Procedures for Limiting Orbital Debris (1995) ;
• NASDA (Japon) : Space Debris Mitigation Standard NASDA-STD-18 (1996) ;
• CNES (France) : CNES Standards Collection, Method and Procedure Space Debris – Safety Requirements (RNC-CNES-Q40-512) (1999) ;
• Agence spatiale européenne : Modèle:Lang (2004).

La France a introduit en 2008 sa loi relative aux opérations spatiales qui oblige les opérateurs spatiaux à limiter le nombre de débris en orbite basse.

Exemple de mise en oeuvre

En application des règles relatives à la gestion des débris spatiaux, la Commission fédérale des communications (FCC), notamment régulateur aux Etats-Unis de l'activité spatiale liée aux télécommunications, a sanctionné en Modèle:Date l'opérateur Modèle:Lang pour ne pas avoir appliqué la réglementation concernant la fin de vie de son satellite EchoStar-7 circulant sur une orbite géostationnaire. L'opérateur n'a pas réussi à placer son satellite arrivé en fin de vie sur l'orbite de rebut réglementaire, située Modèle:Nobr plus haut que l'orbite opérationnelle. Faute d'une quantité d'ergols suffisante, l'orbite d'EchoStar-7 n'a pu être relevée que de Modèle:Nobr. La FCC a appliqué une amende de Modèle:Unité et demandé qu'une série de mesures soient prises au sein de la société dans le but de garantir l'application de la réglementation sur les débris spatiaux<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Choix technologiques : aspects socio-économiques

Les choix technologiques en vue de la protection et de la fin de vie d’un satellite constituent un compromis entre les intérêts parfois divergents de nombreux acteurs des domaines de la recherche, l’industrie, l’économie et la politique notamment. À titre d’exemple, les blindages et les systèmes de désorbitation embarqués à bord des satellites alourdissent ces derniers et peuvent interférer avec les buts scientifiques de la mission ; ils représentent également un surcoût important. Cependant, les blindages sont une mesure de sécurité indispensable pour les véhicules habités en particulier<ref name=":2">Modèle:Lien web.</ref>, et la planification de la fin de vie du satellite est imposée par certaines agences spatiales telles que l’ESA<ref name=":0">Modèle:Article.</ref>. Cette contrainte est une conséquence des règles de bonne conduite que l’ESA cherche à respecter, et le soutien de l’agence peut être retiré aux missions qui ne s’y conforment pas<ref name=":0" />. La conception d’un satellite impose ainsi d’établir un équilibre entre l’évaluation des risques, les intérêts scientifiques et économiques et la réalisabilité technique, tout en tenant compte des consensus internationaux auxquels adhèrent la plupart des agences spatiales majeures. Relever ce défi représente une opportunité pour le développement de technologies innovantes, dont plusieurs centres de recherche et entreprises privées tirent parti<ref name=":0" />. Un exemple notable est celui du ClearSpace-1 conçu par l’EPFL (Suisse), un petit satellite visant à désorbiter le CubeSat SwissCube lancé en 2009. Il s’agit d’une technologie démonstrative, dont l’objectif principal est d’illustrer la faisabilité du retrait actif des débris orbitaux (RADO)<ref>Modèle:Article.</ref> et d’inciter les agences spatiales à adopter ce type de technologie. Le projet est actuellement dans une phase de recherche de fonds<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Cette difficulté à trouver des financements illustre le peu d’intérêt que porte l’industrie aux techniques vouées à la préservation d’un bien commun (ici l’espace), qui n’ont aucune garantie d’être rentables pour l’entreprise et de pouvoir être massivement commercialisées<ref name=":0" />. À l’image de ClearSpace-1, de nombreuses autres solutions (par exemple de nouveaux types de capteurs ou des microsatellites destiné à l’étude des débris spatiaux) sont actuellement au stade de technologies démonstratives<ref>Modèle:Article.</ref>, certaines déjà en phase de test et d’autres non encore concrétisées. L’avenir de telles innovations est incertain et dépendra directement des intérêts de l’industrie, ainsi que de l’évolution du cadre légal international. Cela illustre le fait que la gestion des débris spatiaux est un domaine en plein développement et en continuel changement, dont la complexité en fait bien plus qu’un simple défi technologique.

Limitation des risques en opération

Des mesures passives et actives

Malgré la mise en place progressive d'une réglementation, le risque de collision d'un engin spatial opérationnel avec un débris spatial présentant un risque pour sa survie n'a pas cessé de s'accroitre. La réduction des risques se fait d'abord par une surveillance des plus gros débris spatiaux à l'aide de radars ou de moyens optiques depuis le sol afin d'anticiper des collisions potentielles et de modifier en conséquence les trajectoires des satellites menacés. Mais ces mesures ne permettent pas d'éviter tout danger car les débris de quelques centimètres, potentiellement dangereux compte tenu de leur vitesse, ne peuvent être suivis avec les instruments existants. La deuxième mesure consiste à limiter la production de nouveaux débris par une conception adaptée des engins spatiaux : passivation des réservoirs d'ergols pour éviter une explosion ultérieure, limitation du largage de pièces au moment du déploiement en orbite des satellites… La réglementation doit définir également des règles, qui doivent être acceptées par tous car contraignantes sur le plan économique, pour limiter le séjour des satellites et des étages de fusée en orbite en obligeant les organisations spatiales à prévoir une réserve d'ergols permettant d'abréger la durée de séjour en orbite des engins arrivés en fin de vie. Les constructeurs d'engins spatiaux prennent déjà des mesures pour protéger les parties sensibles de ceux-ci lorsqu'ils circulent sur des orbites où les débris sont particulièrement denses. Enfin différentes solutions techniques ont été étudiées pour désorbiter les débris spatiaux à l'aide d'engins dédiés mais aucune solution économiquement viable n'a été imaginée jusque-là<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Blindage des engins spatiaux

Schéma présentant la probabilité d'impact avec un débris spatial de différentes parties de la station spatiale internationale.

Les parties de la station spatiale internationale les plus exposées à un risque de collision avec un débris spatial (en rouge) sont celles qui sont situées sur sa face avant (dans le sens du déplacement). Elles sont plus lourdement protégées.

Les petites particules de moins d'un centimètre, très courantes et difficiles à détecter, ne sont pas évitées, car les blindages permettent de s'en protéger. Il y a deux types de blindage : les blindages intrinsèques sont constitués par les parois du satellite tandis que les blindages spécifiques sont des ajouts à la structure qui permettent d'arrêter le débris avant qu'il ne perfore la paroi. Mais ces blindages alourdissent évidemment les véhicules spatiaux, diminuant leur charge utile, leur durée de vie, ou augmentant leur coût. Le dixième du poids de la station spatiale internationale est ainsi dû à son blindage<ref name="psss75">Modèle:Harvsp.</ref>. Le blindage utilise le principe du bouclier Whipple (du nom de l'astronome américain qui l'a mis au point). Il est constitué de plusieurs couches minces d'aluminium séparées par un vide. Les premières couches sont destinées à être perforées, mais elles font éclater le débris en de multiples fragments qui, lorsqu'ils frappent la paroi de l'engin spatial n'ont plus l'énergie permettant de la traverser. Le débris ne dépasse parfois même pas la première couche. L'intervalle entre ces premières couches peut être rempli d'un matelas absorbant<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Ainsi, sur la face avant (la plus exposée car dans le sens de déplacement) des modules de la Station spatiale internationale, la protection est constituée par un bouclier Whipple de quatre à cinq couches de matériaux (aluminium, kevlar, nextel, isolant thermique multi-couche) plus ou moins espacés et plus ou moins épaisses (voir schéma ci-dessous). Le tout forme, avec la coque pressurisée en aluminium du module de Modèle:Unité d'épaisseur, un mille-feuille de Modèle:Unité d'épaisseur<ref>Modèle:Ouvrage</ref>.

Le plus grand problème est posé par les débris de taille moyenne, entre un et dix centimètres, estimés à environ 200 000<ref>Modèle:Lien web.</ref>, qui ne sont pas catalogués alors qu'ils présentent un risque très important<ref>Modèle:Lien web.</ref> et surtout pour lesquels il n'existe pas de protection.

• Structure des boucliers Whipple anti-débris (et micro météorides) de la Station spatiale internationale installés sur les faces avant des modules américains (à gauche), japonais (Kibo au centre) et européen (à droite Columbus).

  Structure des boucliers Whipple anti-débris (et micro météorides) de la Station spatiale internationale installés sur les faces avant des modules américains (à gauche), japonais (Kibo au centre) et européen (à droite Columbus).

• Illustration du fonctionnement d'un bouclier Whipple (qui comporte ici deux couches) en fonction de la taille du débris. Au-delà d'un certain diamètre du débris, le bouclier est inopérant.

  Illustration du fonctionnement d'un bouclier Whipple (qui comporte ici deux couches) en fonction de la taille du débris. Au-delà d'un certain diamètre du débris, le bouclier est inopérant.

Gestion opérationnelle des risques de collision

Satellites opérationnels

Au-delà d'une certaine taille (environ Modèle:Unité), aucune protection ne permet de protéger un engin d'un débris spatial. La seule solution consiste à modifier l'orbite pour éviter tout risque de collision. Ces manœuvres nécessitent d'utiliser la propulsion de l'engin spatial, sont coûteuses en carburant et diminuent d'autant la durée de vie des satellites. À titre d'exemple, lors de l'évitement par le satellite Modèle:Lnobr d'un débris provenant d'un lanceur Thor-Agena en juillet 1997, Modèle:Nobr d'ergols ont été utilisés, alors que sa consommation annuelle est de Modèle:Nobr<ref name="psss28">Modèle:Harvsp.</ref>. Ces manœuvres sont fréquentes sur les orbites basses<ref>Bonnal C, Alby F, Les débris spatiaux, Pour la science, juillet 2008, Modèle:P..</ref>. La décision de modifier le satellite doit tenir compte de nombreux paramètres qui peuvent faire varier les orbites du satellite et des débris spatiaux. Celles-ci sont connues avec une certaine incertitude et elles peuvent dériver sous l'influence du Soleil, de la Lune et de l'atmosphère résiduelle<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Missions avec équipage

Fichier:Number-of-the-ISS-orbit-crossing-objects-tracked-by-the-SSN-(blue-circles),-the-solar-F10-fr.png

Diagramme résumant l'incidence des débris spatiaux sur les opérations de la station spatiale internationale. Nombre d'objets croisant l'orbite de la station spatiale internationale et suivis par le système de surveillance des débris spatiaux (ronds bleus), nombre annuel de changements d'orbite de la station spatiale effectués pour éviter un impact (histrogramme en orange), intensité de l'activité solaire (points noirs).

Fichier:STS-129 EVA3 Unity Zarya Soyuz and Progress.jpg

Deux vaisseaux Soyouz sont en permanence amarrés à la station pour pouvoir évacuer l'équipage.

Dans le cas de la Station spatiale internationale qui est occupée en permanence par un équipage de généralement six personnes, de nombreuses mesures sont prises pour éviter la perte de l'équipage. La trajectoire des débris de plus de dix centimètres est surveillée depuis le sol. Plus de Modèle:Unité catalogués (débris ou satellites actifs) circulant sur des orbites proches sont suivis en 2020 par les radars au sol. Ce nombre a doublé depuis 1999. L'équipage est averti lorsque l'un d'entre eux est susceptible de passer à proximité de la station. Cela permet à l'équipage de modifier l'orbite de la station (manœuvre dite de Debris Avoidance Manœuvre ou DAM) en utilisant les propulseurs des modules russes pour s'écarter de la trajectoire du débris<ref name="NSFSafeHaven"/>. Depuis le lancement du premier module de la station spatiale en 1999, Modèle:Nobr de changement d'orbite (bilan en 2020) ont été effectuées pour cette raison (de 0 à 5 selon les années voir diagramme ci contre). Le nombre de manœuvres dépend évidemment de la densité des débris mais également de l'activité solaire (Si celle-ci est plus importante la densité de l'atmosphère résiduelle s'accroit ce qui modifie l'orbite des objets en orbite et enfin de la sensibilité des radars et télescopes assurant le suivi des débris. Parmi les objets évités figurent deux débris résultant de la destruction volontaire du satellite chinois Fengyun-1C, trois débris produits de la collision accidentelle entre Kosmos-2251 et Iridium 33 et le satellite d'observation de la Terre nippo-américain [[Global Precipitation Measurement Core Observatory|Modèle:Lang]]<ref name=ODQN%2024-3>Modèle:Article.</ref>. Si le risque de collision est identifié trop tard pour permettre la réalisation d'une manœuvre, l'équipage a pour consigne de fermer toutes les écoutilles à l'intérieur de la station et de s'installer dans les vaisseaux Soyouz qui permettent, si nécessaire, de rejoindre le sol. Cette évacuation partielle a déjà eu lieu à deux reprises le Modèle:Date- et le Modèle:Date-<ref name="NSFdebris">Modèle:Lien web.</ref>.

Mais seuls les objets de plus de Modèle:Unité sont catalogués. Le blindage des modules américains est conçu pour résister aux débris d'une taille inférieure au centimètre. Il n'y par contre aucune parade contre des débris dont la taille est comprise entre 1 et Modèle:Unité. À eux seuls les débris d'une taille comprise entre 1 et Modèle:Unité sont Modèle:Nobr plus nombreux que les débris catalogués<ref name=ODQN%2024-3/>. L'équipage s'entraîne donc régulièrement à faire face à une dépressurisation : la station est équipée de détecteurs de perte de pression qui permettent de calculer à quel moment l'atmosphère deviendra irrespirable. L'équipage peut ralentir les pertes en coupant le système de ventilation et tenter de détecter et obturer la fuite. Si la brèche dans la coque a une superficie de quelques centimètres carrés, l'équipage dispose théoriquement d'un délai de plusieurs heures avant que la situation devienne intenable<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Si la réparation se révèle impossible, l'équipage doit se replier vers les modules intacts en fermant les écoutilles internes ou évacuer la station à bord des vaisseaux Soyouz. Depuis le passage à 6 occupants permanents en mai 2009, deux vaisseaux Soyouz triplaces sont amarrés en permanence aux modules russes en prévision d'un événement de ce type<ref>[[#RISK|2007 Report of the ISS satefy task force Modèle:P.]].</ref>.

Désorbitation des débris spatiaux par des moyens externes

Un recours couteux mais inévitable

Selon les estimations des experts de l'IASDC, la stabilisation du nombre de débris en orbite basse nécessite non seulement que les satellites et les lanceurs soient désormais conçus de manière à respecter les préconisations de ce comité mais également que l'orbite de certains satellites inactifs soient abaissés par des remorqueurs spatiaux ou autres dispositifs externes. En 2013 l'IASDC estimait qu'il fallait remorquer au moins cinq satellites inactifs chaque année pour stabiliser l'augmentation des débris. Par exemple la NASA qui conçoit des engins spatiaux respectant la réglementation depuis plus de Modèle:Nobr, affiche un taux de conformité de 96 % pour ses engins lancés au cours de la décennie 2020 en ce qui concerne la règle de la rentrée atmosphérique au bout de Modèle:Nobr, mais cette conformité chute à 20-30 % si on prend en compte l'ensemble du parc et des recommandations. Un chiffre très éloigné des 90 % requis pour stabiliser le volume des débris spatiaux en orbite basse. Par exemple son satellite de cinq tonnes Terra, qui a été lancé en 1999 et qui devrait cesser ses opérations en 2026, dispose de batteries qui ne peuvent pas être déconnectées et de réservoirs d'ergols qui ne peuvent pas être dépressurisés. Ce satellite présente donc un risque important d'explosion interne. Par ailleurs, son orbite à Modèle:Nobr implique qu'il ne sera détruit en pénétrant dans l'atmosphère qu'au bout de Modèle:Nobr, ce qui augmente la probabilité d'une collision avec un autre engin spatial ou un débris<ref name=IG21011>Modèle:Lien web.</ref>.

Techniques

À la suite de différentes conférences sur le sujet, plusieurs propositions ont été faites pour rabattre les débris vers l'atmosphère terrestre, telles que des remorqueurs automatisés<ref>Modèle:Lien web.</ref>, un Modèle:Lien (pour détruire les particules ou les dévier vers une orbite plus basse), de gigantesques boules d'aérogel pour absorber les impacts et finalement précipiter les débris capturés vers l'atmosphère, un filet pour capturer le débris, des moteurs ioniques soufflant sur un satellite géostationnaire en fin de vie afin de le sur-orbiter. Néanmoins, la difficulté principale reste le Modèle:Citation avec ces Modèle:Citation en mouvement. Les efforts portent sur la prévention des collisions par la surveillance des plus gros débris et les mesures contre la création de nouveaux.

• Un dispositif spécifique emporté par le satellite, destiné à accélérer la réduction naturelle de l'altitude sous l'effet de l'atmosphère résiduelle. Ainsi le satellite scientifique français Microscope emporte l'équipement IDEAS (Modèle:Langue) destiné à la désorbitation. Celui-ci est constitué par deux structures souples qui sont gonflées en fin de mission avec de l'azote stocké sous haute pression. En augmentant la surface soumise aux forces de trainée de Modèle:Unité, l'altitude du satellite diminue plus rapidement, ce qui réduit le temps de séjour en orbite. L'équipement a une masse totale de Modèle:Unité.
• La création d'une « décharge » orbitale où seraient rassemblés les plus gros objets afin d'éviter les collisions et de stocker ces ressources de matériaux pour le futur.
• La désorbitation volontaire des satellites en fin de vie serait une mesure efficace.

La désorbitation pourrait dans ces cas-là être effectuée grâce à un câble électrodynamique déroulé depuis le satellite et qui le ralentirait et abaisserait son orbite jusqu'à une altitude où la traînée atmosphérique provoquerait rapidement la désorbitation<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Mission expérimentale RemoveDebris

Fichier:RemoveDebris.jpg

Le satellite RemoveDebris dans l'espace, photographié depuis la Station spatiale internationale.

En 2018, l'Agence spatiale européenne place en orbite le satellite expérimental RemoveDebris, pour évaluer plusieurs techniques de collecte et de retrait des débris spatiaux. Ce minisatellite expérimental de Modèle:Unité emporte deux CubeSats chargés de simuler des débris spatiaux. La mission teste avec succès entre Modèle:Date- et Modèle:Date- un système de reconnaissance optique destiné à permettre un rendez-vous avec un débris spatial, la capture d'un débris avec un filet puis avec un harpon, ainsi que le déploiement d'une voile permettant d'augmenter la trainée générée par l'atmosphère résiduelle et ainsi d'accélérer la rentrée atmosphérique<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Projet européen Adrios

En 2020, l'Agence spatiale européenne initialise la mission Adrios du projet ClearSpace, destinée à désorbiter en 2025 un élément d'une ancienne fusée Vega<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Une première chinoise : le nettoyage de l'orbite géostationnaire

Le satellite expérimental chinois Shijian 21, lancé en 2021, modifie son orbite fin décembre 2021 de manière à s'approcher du satellite de navigation Beidou 2-G2 tombé en panne sur son orbite géostationnaire. En Modèle:Date-, il s'amarre au satellite défaillant puis modifie son orbite avant de le relâcher sur une orbite cimetière. C'est le premier exemple de nettoyage de l'orbite géostationnaire réalisé à l'aide d'un engin spatial<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.

Enjeux juridiques

Droit international

Le cadre légal international en vigueur actuellement est fondé sur le Traité de l’espace, signé en 1967. Ce document ne traite pas explicitement des débris spatiaux, qui ne constituaient pas encore une menace importante à l’époque de son adoption. Les articles qui le constituent sont par conséquent difficiles à interpréter et à appliquer dans le cadre de cette problématique. L’une des difficultés principales concerne la question de la responsabilité en cas d’accidents causés par des débris spatiaux. En effet, selon la réglementation actuelle, le pays qui lance un satellite est responsable des dommages causés par cet engin sur des objets appartenant à d’autres États<ref name=":3">Modèle:Lien web.</ref>. Une telle directive paraît claire à première vue ; il est cependant très difficile, en pratique, de déterminer l’origine d’un débris spatial puisque seuls les débris les plus gros (>Modèle:Unité) peuvent être suivis depuis le sol. De plus, pour les accidents survenus dans l’espace, le pays qui dépose une plainte doit être capable de prouver que l’État propriétaire de l’objet impliqué a commis une faute (par exemple une erreur de construction)<ref name=":3" />.

Outre la question de la responsabilité en cas d’accident, d’autres enjeux juridiques complexes sont soulevés par le développement de techniques actives de désorbitation. En effet, le Traité de l’espace prévoit que chaque pays conserve la propriété et le contrôle des satellites qu’il met en orbite<ref name=":3" />. Cela pose un problème pour le retrait actif, puisqu’aucun objet ne peut être désorbité sans l’autorisation du pays qui l’a lancé. De plus, des informations détaillées sur le satellite en fin de vie doivent être divulguées à l’organisme responsable de sa désorbitation, ce qui porte préjudice à la propriété intellectuelle et à la confidentialité<ref name=":3" />.

Droits nationaux

D’après le site officiel du CNES<ref name=":2" />, la France est le seul pays à avoir adopté une loi traitant des débris spatiaux (la Loi sur les opérations spatiales, promulguée en 2010).

Aux États-Unis, la Commission fédérale des Communications est habilitée à infliger des amendes pour abandon de débris dans l'espace. Ce motif a été invoqué pour la première fois en 2023<ref>Modèle:Article</ref>.

Événements remarquables

Événements ayant contribué à créer un volume significatif de débris

Les dix événements ayant généré le plus grand nombre de débris, catalogués par l'USSTRATCOM<ref name="10explosions">Modèle:Article.</ref>

Date de l'événement	Date de lancement	Lanceur et/ou satellite impliqué	Altitude de l'événement	Débris catalogués	Débris restant (début 2016)	Origine de l'événement
2007	1999	Modèle:Drapeau Fengyun-1C	Modèle:Unité	3428	2880	Collision volontaire (test anti-satellite)
2009	1993	Modèle:Drapeau Cosmos 2251	Modèle:Unité	1668	1141	[[Collision entre les satellites Iridium-33 et Kosmos-2251|Collision accidentelle avec Modèle:Nobr]]
1996	1994	Modèle:Drapeau Étage HAPS fusée Pegasus (lancement de STEP-2	Modèle:Unité	754	84	Explosion accidentelle du réservoir
2009	1997	Modèle:Drapeau Iridium 33	Modèle:Unité	628	364	Collision accidentelle avec Cosmos 2251
1986	1986	Modèle:Drapeau Cosmos 2421	Modèle:Unité	509	0	Inconnue
1986	1986	Europe Modèle:3e étage Ariane 1 lancement de SPOT-1	Modèle:Unité	498	32	Explosion du réservoir
1965	1965	Modèle:Drapeau Étage Transtage Titan III lancement de LCS 2	Modèle:Unité	473	33	Explosion accidentelle du réservoir
2000	1999	Modèle:Drapeau Troisième étage de Longue Marche 4 et satellite Modèle:Lnobr	Modèle:Unité	431	210	Double explosion accidentelle du réservoir
1970	1970	Modèle:Drapeau Étage d'Agena lancement de Modèle:Lnobr	Modèle:Unité	376	235	Explosion accidentelle du réservoir
2001	2001	Modèle:Drapeau Dernier étage de PSLV lancement de TES	Modèle:Unité	372	80	Explosion accidentelle du réservoir

Trajectoires de débris spatiaux autour de la Terre.

Orbite des débris du satellite Modèle:Lnobr, détruit lors d'un essai antisatellite chinois en 2007.

De 1967 à 1988, l'Union soviétique lança des satellites espions RORSAT alimentés par réacteur nucléaire. À la fin de leur mission, ils éjectaient leur cœur sur une orbite de plusieurs siècles de durée de vie. Durant et après cette éjection, des fuites de fluide caloporteur NaK se sont produites, dispersant des gouttes entre 850 et Modèle:Unité d'altitude. Ces débris, au nombre d'environ 110 000, d'une taille allant jusqu'à Modèle:Unité et d'une masse totale de Modèle:Unité, représentent encore aujourd'hui un danger pour les objets en orbite basse (ils furent détectés par LDEF dont l'apogée était à Modèle:Unité)<ref>Modèle:Lien web.</ref>. De plus, il est possible qu'ils aient percuté les radiateurs des RORSAT en orbite de rebut, provoquant de nouvelles fuites de NaK<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Parmi les autres événements ayant produit un nombre de débris significatifs ou impliquant un débris spatial figurent :

• en décembre 1991, un satellite Kosmos aurait été touché par l'un de ses jumeaux selon des informations américaines ;
• le Modèle:Date-, un fragment d'un troisième étage d'une fusée Ariane qui avait explosé en vol dix ans auparavant percute le microsatellite français Cerise ;
• le Modèle:Date-, un étage d'une fusée Thor a été percuté par un débris chinois<ref name="Le Monde">"La banlieue terrestre polluée par les débris spatiaux", article d'Hervé Morin, Le Monde, 15 février 2009.</ref> ;
• une des plus grandes créations de débris ne fut pas accidentelle : elle est due à un essai de missile anti-satellite chinois le Modèle:Date- causant la destruction de Fengyun-1C. Il provoqua la création de 2 300 débris de taille observable (Modèle:C.-à-d. de quelques centimètres, décompte de décembre 2007) et d'après les estimations, Modèle:Nombre d'au moins Modèle:Unité et plus d'un million de débris d'au moins Modèle:Unité. Cet événement est plus préjudiciable que les précédents essais de telles armes car il eut lieu à une altitude plus élevée (Modèle:Unité) qui engendre une durée de présence en orbite d'au moins Modèle:Nobr. En juin 2007, le satellite Terra fut le premier à devoir être dévié pour lui éviter d'être touché par ces débris<ref>Modèle:Lien web.</ref> ;
• quelques mois plus tard, les Américains réalisent également une destruction volontaire d'un satellite espion, l'USA-193 ; le radar Sea-based X-band Radar dénombre Modèle:Nobr généré par la destruction du satellite ;
• un événement d'une ampleur similaire survint le Modèle:Date- quand le dernier étage d'un lanceur russe Briz-M explose en orbite au-dessus de l'Australie. La fusée avait été lancée le Modèle:Date- transportant un satellite de communication Arabsat-4A, mais un dysfonctionnement l'empêche d'achever la mise en orbite et il resta en orbite elliptique avec une grande quantité d'imbrûlés hypergoliques corrosifs. L'explosion fut photographiée par plusieurs astronomes, les observations radar n'ont pu établir précisément la trajectoire des débris à cause du caractère de leur orbite. Bien que d'une ampleur semblable au test chinois, le nuage de débris passe par une altitude moindre et une grande partie des Modèle:Nombre identifiés retombèrent dans l'atmosphère rapidement<ref>Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>. Une autre dislocation venait juste d'être observée le 14 février précédent<ref>Modèle:Lien web.</ref>, ce qui en fait trois en l'espace de deux mois. Il y en avait eu 8 dans l'année 2006, ce qui n'était jamais arrivé depuis 1993<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Modèle:Lien web.</ref> ;
• le Modèle:Date-, un énorme nuage de débris spatiaux se forme à la suite de l'explosion mi-octobre du bloc d'accélération d'une fusée Proton-M, lancée début août, ayant échoué à mettre en orbite deux satellites de télécommunications en raison d'une défaillance technique<ref>« Un énorme nuage de débris dans l'espace », Le Figaro, 25 octobre 2012.</ref> ;
• en mars 2019, l'Inde procède à un tir de destruction sur son satellite MicroSat-R en orbite basse générant quantité de débris<ref>L’Inde détruit un satellite par un tir de missile</ref><ref>L’Inde a détruit un satellite dans l’espace en trois minutes.</ref> mettant en péril l'ISS<ref>L’ISS menacée par l’envoi du missile anti-satellite indien ?</ref> ;
• le Modèle:Date-, la Russie a effectué un tir d’essai contre l’un de ses vieux satellites en orbite, ce qui a été confirmé dans un communiqué<ref name=":1">Modèle:Lien web : Modèle:Citation.</ref>. Ce test fait l'objet de critiques de plusieurs agences spatiales, en particulier de la NASA, et met en danger potentiel l'équipage de l'ISS<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Ainsi, alors que jusqu'en 2007, la courbe de croissance du nombre de débris était linéaire (environ Modèle:Nobr objets par an), ces évènements ont généré une courbe de croissance exponentielle<ref name="note1"/>.

Des tirs antisatellites ont déjà été menés par seulement quatre nations (États-Unis, Chine, Inde et Russie). Ces tests sont très critiqués en raison des nombreux débris qu'ils génèrent<ref name=":1" />. En Modèle:Date, les États-Unis annoncent qu'ils interdiront tout nouveau test de tir antisatellite américain<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Impacts de débris notables

Fichier:Cerise sat broke.jpg

Représentation de la collision entre le satellite Cerise et un débris.

La première collision connue entre un satellite et un débris spatial catalogué remonte à 1996 et concerne le satellite militaire français Cerise : le débris heurte à une vitesse relative de Modèle:Unité la partie supérieure de la perche au bout de laquelle se situe la masse permettant de stabiliser le satellite par gradient de gravité<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Lottie Williams est la première et la seule personne (en septembre 2008) à avoir été touchée par un débris spatial d'origine humaine. Alors qu'elle se promène dans un parc de Tulsa dans l'Oklahoma, le Modèle:Date- à Modèle:Heure, elle remarque une lueur dans le ciel qu'elle prend pour une étoile filante. Quelques minutes plus tard, elle est frappée à l'épaule par un objet métallique sombre de Modèle:Unité qui s'avère plus tard être une pièce de réservoir d'une fusée Delta II lancée en 1996. Elle n'est pas blessée<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Notes et références

Notes

<references group="Note"/>

Bibliographie

Documents de référence

• Modèle:Ouvrage
• Modèle:Ouvrage
• Modèle:Ouvrage
• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL
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Analyse des risques

• Modèle:Article
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Réglementation

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• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL
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• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL
• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL
• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL

État des lieux

• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL
• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL

Projets de nettoyage

• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL
• Modèle:Chapitre

Divers

• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Jim Schefter, « The Growing Peril of Space Debris », Popular Science, juillet 1982, Modèle:P..
• Modèle:Ouvrage
• Modèle:Lien web
• Modèle:Ouvrage
• Modèle:Ouvrage
• Christophe Bonnal (CNES), Pollution spatiale, l'état d'urgence, Belin, 2016

Voir aussi

Documentaire Audio

• Modèle:Lien web.

Liens externes

Pages des agences spatiales et des organismes dédiés

• Page du CNES consacrée aux débris spatiaux
• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Site de la NASA
• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Page de l'Agence spatiale européenne
• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Site de l'IADC

État des lieux actualisé

• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Revue trimestrielle de la NASA traitant des débris spatiaux : évolution, analyse d'incidents, projets, ateliers…
• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Visualisation des trajectoires simulées des objets artificiels en orbite autour de la Terre

Autres

• {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Numéro de la revue Crossling consacrée à la problématique des débris spatiaux.

Articles connexes

Modèle:Début de colonnes Principaux concepts

• Orbite terrestre
• [[Paramètres orbitaux à deux lignes|Modèle:Langue]] (TLE), format de publication des paramètres orbitaux d'objets en orbite terrestre
• Syndrome de Kessler
• Satellite artificiel
• CubeSat
• Constellation de satellites
• Bouclier Whipple
• Orbite de rebut

Aspects réglementaires

• Droit de l'espace, Traité de l'espace
• Modèle:Lang

Projets liés aux débris spatiaux

• RemoveDebris, un mini-satellite expérimental
• InflateSail
• ClearSpace

Autres sources de pollution spatiale

• Pollution spatiale
• Objet géocroiseur
• Micrométéorite
• Space Situational Awareness