Les débris spatiaux sont-ils si dangereux ? Par où commencer à nettoyer les orbites ? Quels problèmes juridiques doivent être résolus pour cela? Quels sont les projets proposés ? Le correspondant de "RG" en parle avec Vladimir Agapov, chercheur principal à l'Institut de mathématiques appliquées du nom de V. I. M. V. Keldysh, qui est l'organisation principale de l'Académie des sciences de Russie sur le problème des débris spatiaux.
Ainsi, les principales puissances spatiales, à partir de propos sur le danger de la pollution spatiale, ont finalement décidé de se mettre au travail. Les pionniers seront les Japonais, qui testeront un tel système de nettoyage en février. Mais est-ce vraiment si pertinent ? Après tout, les années passent, on parle beaucoup du danger des ordures, mais dans l'ensemble, aucun accident grave ne s'est produit à cause de cela. Peut-être le laisser voler et ne pas avoir besoin de dépenser beaucoup d'argent?
Vladimir Agapov: Voyons d'abord de quoi nous parlons en fait. Qu'est-ce que les débris spatiaux ? Selon les experts, plus de 650 000 objets différents de plus d'un centimètre tournent autour de la Terre. Parmi ceux-ci, seuls les grands sont actuellement suivis, plus de 10 centimètres, dont environ 22 000. Les autres centaines de milliers sont incognito, "M. X". Mais il en existe encore des plus petits, environ un millimètre, leur nombre est estimé à environ 3,5 millions d'objets.
Le plus désagréable, c'est que cette armada ne cesse de grandir. Pas seulement parce que de plus en plus de véhicules sont envoyés dans l'espace, qui, au final, deviennent aussi des ordures. Le problème est que la "saleté" elle-même n'est pas passive. Après tout, les fragments volant à grande vitesse entrent en collision les uns avec les autres, sont détruits, donnant naissance à des centaines et des milliers de nouveaux objets pendant de nombreuses années. Ce n'est pas un hasard si l'ISS et d'autres engins spatiaux sont retirés du cours d'une probable collision avec la boue spatiale avec une fréquence croissante.
Mais lorsqu'ils parlent d'éviter les collisions, nous ne parlons alors que de fragments suffisamment gros qui sont constamment suivis par des localisateurs et des télescopes spéciaux. Mais il y a beaucoup plus de petits placers en orbite, que personne ne peut suivre, mais qui sont aussi extrêmement dangereux. On sait qu'après l'atterrissage, des microfissures de dimensions si critiques ont été révélées dans les fenêtres avant d'un certain nombre d'engins spatiaux qu'une dépressurisation complète de l'engin spatial pourrait survenir. Conscientes de tous ces problèmes, les puissances spatiales ont maintenant considérablement intensifié leur travail de lutte contre les débris spatiaux. Ici, il ne faut pas perdre de temps, il ne faut pas amener la situation au bord du gouffre, quand le problème est trop mûr et qu'il sera trop tard.
Mais les Japonais sont déjà prêts à être les premiers à commencer le ménage…
Vladimir Agapov: Ce n'est pas tout à fait vrai. Il s'agit uniquement de tester l'une des nombreuses options. Il ne fait aucun doute qu'il est important, mais plutôt quand même, d'attirer l'attention sur le problème. En effet, avant de se lancer sérieusement dans des projets concrets, il est nécessaire de faire un inventaire de tous les débris spatiaux. Où et quelles mouches, à quel point ces objets sont-ils dangereux. Pour le moment, nous n'avons pas une image complète. Sur les orbites basses, jusqu'à trois mille kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, environ 80 pour cent des débris "pendent", en hauteur et principalement géostationnaires, à environ 36 mille kilomètres au-dessus de la Terre, et sur des orbites elliptiques intermédiaires - les 20 autres pour cent.
Il semblerait que nous ayons besoin de toute urgence de nous emparer des orbites basses, où la part du lion des débris s'est accumulée. Mais d'un autre côté, l'orbite géostationnaire n'est pas moins importante pour nous - après tout, environ 430 véhicules y circulent actuellement, chacun coûtant des dizaines, voire des centaines de millions de dollars. Grâce à eux, nous avons Internet, la télévision par satellite et une foule d'autres commodités. Et contrairement aux orbites basses, il n'y a qu'un seul géostationnaire, et nous ne pouvons pas perdre une ressource naturelle aussi unique.
C'est-à-dire qu'avant de prendre la vadrouille spatiale, vous devez décider des priorités ?
Vladimir Agapov: Bien sûr. Et il n'est pas du tout nécessaire de commencer avec de la saleté grossière. Il peut s'avérer qu'il vole là où il n'y a pas d'appareils actifs. Il est préférable de ne pas toucher de tels fragments dans un avenir proche, surtout s'ils n'entrent pas en collision. Mais il ne suffit pas de distinguer un groupement dangereux, il faut déjà comprendre en lui ce qu'il y a de plus dangereux. C'est-à-dire, construisez un arbre de priorité. Et seulement après cela, commencez à dépenser de l'argent pour nettoyer les orbites. Sinon, l'effet de tout ce nettoyage sera maigre.
Ou peut-être, en parallèle, les pays devraient-ils s'entendre pour ne pas jeter du tout ? Arrêter la pollution ?
Vladimir Agapov: À l'initiative de l'ONU, un certain nombre de mesures de ce type ont été élaborées, convenues par divers pays. Il y a des idées assez évidentes ici. Par exemple, si un satellite ou un étage de fusée a fonctionné, alors ils doivent soit être retirés de cette orbite vers une orbite inférieure, d'où, en raison de la décélération, ils descendront et brûleront dans l'atmosphère. Ou même se noyer dans l'océan. Cela s'applique aux gros objets, mais il y a beaucoup plus de bagatelles qui sont séparées lorsque les appareils sont lancés et pendant le fonctionnement - toutes sortes d'écrous, de boulons, etc. La solution évidente est de créer des designs pour que rien ne soit séparé.
Mais le principal fournisseur de déchets, ce sont les explosions en orbite. Les raisons sont très différentes. Le plus souvent, le carburant résiduel explose. Le fait est qu'après la mise en orbite du satellite, les composants du carburant, y compris ceux à allumage automatique, restent dans l'étage de la fusée. Tant que les réservoirs sont intacts, rien de terrible ne se produit, mais si, disons, une micrométéorite traverse le mur, une explosion se produit et la marche se brise en milliers de petits morceaux. Par conséquent, une fois le programme de vol terminé, il est recommandé d'ouvrir des vannes spéciales afin d'évacuer le carburant restant sous forme de gaz.
Quels projets sont proposés aujourd'hui pour éliminer les déchets accumulés ? Quelle est l'efficacité de la méthode que les Japonais vont tester ?
Vladimir Agapov: Le projet japonais suppose qu'un satellite spécial se lancera en orbite et déploiera un chalut électrodynamique. Il s'agit d'un treillis métallique de 300 mètres de long, 30 centimètres de large, et l'épaisseur des fils est d'environ 1 millimètre. Le chalut se déplacera en orbite, générant un champ magnétique et capturant une partie des petits débris. Dans quelques mois, la "seine" avec la prise sous l'influence du champ magnétique terrestre va changer d'orbite et pénétrer dans les couches denses de l'atmosphère, où elle va se consumer.
Le projet est assez évident, mais la question est de savoir si un tel chalut ramassera beaucoup de déchets ? En effet, dans les engins spatiaux, on utilise peu de matériaux magnétisés, principalement des alliages d'aluminium non magnétiques, divers films diélectriques et récemment des matériaux composites. De nombreux autres projets sont à l'étude aujourd'hui. Par exemple, il est proposé d'utiliser des lasers. Mais cette option soulève immédiatement de nombreuses questions. Comment pointer le faisceau sur un petit objet que personne ne voit ? Ce n'est pas clair. Ils disent que nous combattrons le visible. Disons qu'en dirigeant un rayon laser vers lui, nous allons pousser l'objet. Mais où? Qui peut prédire où il volera s'il ne connaît pas la forme de l'objet, sa masse, sa matière ? À la suite d'un tel impact, l'objet peut devenir encore plus dangereux, entrer en collision avec une sorte d'appareil de travail.
À mon avis, l'une des idées les plus intéressantes est l'utilisation de différents systèmes de freinage. Par exemple, après la fin de sa durée de vie, le satellite lance une « voile », un « parachute » ou simplement un gros ballon gonflé au gaz. En conséquence, la surface de l'ensemble de la structure augmente fortement, ce qui l'inhibe grandement. L'appareil abaissera rapidement l'altitude de vol, entrera dans les couches denses de l'atmosphère et se consumera.
Dans les films de science-fiction, divers manipulateurs opèrent en orbite depuis longtemps, qui retirent et installent des satellites et autres équipements. Existe-t-il de tels projets dans le portefeuille des scientifiques ?
Vladimir Agapov: Bien sûr. Mais ils sont techniquement peut-être les plus difficiles. Après tout, un gros objet poubelle a une masse pouvant aller jusqu'à plusieurs tonnes et tourne de manière complexe, il n'est pas contrôlable. A un élan formidable. Comment le capturer et ne pas détruire ni le manipulateur ni le vaisseau spatial lui-même, sur lequel le manipulateur est installé ? Des problèmes techniques complexes doivent être résolus ici.
3,5 millions de débris spatiaux différents tournent autour de la Terre
Mais à côté des problèmes purement scientifiques et techniques, il y a d'autres problèmes. Après tout, de cette façon, vous pouvez supprimer non seulement les ordures, mais également les engins spatiaux d'autres personnes, même ceux qui fonctionnent. C'est-à-dire qu'il s'agit essentiellement de systèmes à double usage - civil et militaire. Il y a donc un aspect juridique important dans la lutte contre les débris spatiaux. D'une part, les débris spatiaux volent en orbite, mais d'autre part, même les objets "morts" qui ont expiré appartiennent à quelqu'un. Et une tentative de l'un des pays, même avec les meilleures intentions, de retirer l'objet de quelqu'un d'autre, peut conduire à des conflits très graves. Cela signifie que de telles opérations doivent être effectuées de manière coordonnée avec tous les participants afin que des risques supplémentaires ne surviennent pas. La communauté mondiale travaille aujourd'hui sur ces questions, car tout le monde comprend que tout mouvement soudain peut entraîner des conséquences désagréables pour tout le monde. Soit dit en passant, même si nous arrêtons soudainement de voler dans l'espace, la quantité de débris continuera de croître. Les estimations montrent que ce n'est qu'en raison des collisions mutuelles de fragments déjà volants dans 20 à 30 ans que l'augmentation des débris dépassera leur perte en raison des processus naturels de décélération dans la haute atmosphère et de désorbite.
référence
Aujourd'hui, la masse totale des débris spatiaux en orbite est d'environ 6 700 tonnes. Sa densité à des altitudes de 800-1000 kilomètres a atteint un niveau critique. En raison d'une collision avec celui-ci, la probabilité de perdre un engin spatial pendant une période de 10 à 15 ans est déjà plus élevée que la probabilité de perdre un engin spatial en raison d'une défaillance des systèmes embarqués. La probabilité de collision de deux gros objets en orbite basse est estimée à un événement en 15 ans. Il y a encore 10 ans, ce chiffre est 4 fois inférieur.
