La première mission d’essai commerciale au monde pour localiser et éliminer les débris spatiaux a finalement été lancée dans l’espace. Le 22 mars 2021, la mission de démonstration des services de fin de vie d’Astroscale (ELSA-d) a été lancée depuis le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan sur une fusée Soyouz dans un ciel nuageux et pluvieux. L’expérience très attendue marque la première étape la plus importante vers l’extension du service sur la piste et des plates-formes innovantes de suppression d’espace.

La société basée au Japon n’est pas la seule organisation privée qui envisage de détruire le site. En fait, il existe près d’une douzaine d’initiatives dans le monde visant à envoyer la technologie dans l’espace pour traiter les résidus orbitaux et encourager un environnement plus sûr et plus durable. Certains envisagent même de convertir des satellites désaffectés, des pièces de fusées et d’autres débris orbitaux artificiels en matériaux d’impression 3D.

Test de compatibilité électromagnétique pour l’ELSA-d d’Astroscale en février 2020. Image reproduite avec l’aimable autorisation d’Astroscale

Depuis le lancement de Spoutnik en octobre 1957, le problème des débris spatiaux n’a fait que s’aggraver alors que de plus en plus d’objets déclassés continuent de coloniser l’orbite terrestre basse (LEO) à moins de 1200 miles de la surface de la Terre. Des collisions aux explosions, la menace de la saleté est dangereuse pour l’avenir des voyages dans l’espace. Selon un rapport annuel de l’Agence spatiale européenne (ESA), cela n’a fait qu’empirer malgré les mesures prises au cours des dernières décennies pour atténuer les débris spatiaux. Le trafic de lancement vers la région protégée par LEO évolue considérablement, en raison de la prolifération de milliers de charges utiles de constellation de plus en plus grandes qui seront bientôt en orbite autour de la Terre.

Le fournisseur de la solution de technologie spatiale Thales Alenia a même qualifié le marché des satellites de communication de « hautement compétitif », où les fabricants peinent à produire plus, plus vite et moins cher. Les technologies de production avancées telles que l’impression 3D sont devenues essentielles pour augmenter la vitesse de production des satellites. De grandes entreprises comme Boeing et Rusal utilisent des additifs pour fabriquer des satellites, et les petites entreprises industrielles se sont également tournées vers la technologie pour un débit plus rapide.

En réduisant les coûts et en facilitant l’accès à l’espace, la FA perturbe toute une industrie, ce qui est crucial pour prédire le temps, surveiller les changements dans l’environnement terrestre, explorer l’espace de nouvelles manières et fournir l’infrastructure qui permet une communication mondiale. Néanmoins, avec des charges utiles exponentiellement plus importantes de satellites voyageant dans l’espace extra-atmosphérique, l’orbite déjà densément peuplée pourrait devenir catastrophique.

Certaines parties du satellite Thales Alenia ont été imprimées en 3D. Image fournie par Thales Alenia Space.

Selon le Forum économique mondial, près de 6 000 satellites gravitent autour de notre planète. Environ 60% d’entre eux sont mis hors service, et env. 40% sont opérationnels. SpaceX est à lui seul devenu le plus grand opérateur de constellation de satellites actif au monde avec 1 000 satellites en orbite autour de la planète, dans le cadre de la mission Starlink de fournir des capacités Internet dans le monde entier. Cela sera bientôt suivi par l’ambitieux projet Internet d’Amazon, Kuiper, qui est prêt à déployer 1 600 satellites d’ici juillet 2026. Pire encore, la NASA a suivi au moins 23 000 gros déchets et a porté le total des débris spatiaux à un excédent de 8 000 tonnes. de janvier 2020.

À ce rythme, des projets tels que l’ELSA-d d’Astroscale sont essentiels pour assurer la sécurité d’exploitation du LEO et de l’orbite géostationnaire. Le programme ELSA-d est un service de récupération par satellite pour les opérateurs de satellites qui démontrera les technologies de base nécessaires pour l’amarrage et l’élimination des déchets. Composée de deux engins spatiaux, d’un satellite de service et d’un satellite client lancé empilés ensemble, la mission de démonstration simulera une rencontre avec un satellite ou de la terre dans l’espace, y compris un amarrage sans chute et sans chute.

Le satellite de service est conçu pour éliminer en toute sécurité la saleté des orbites, équipé de technologies de proximité et d’un mécanisme d’amarrage magnétique. Dans le même temps, le satellite client est une réplique de déchet équipée d’une plaque ferromagnétique qui permet l’amarrage. Le service relâchera et s’arrêtera à plusieurs reprises avec le client dans une série de démonstrations techniques, démontrant la capacité de localiser et d’accoster avec des satellites déclassés et d’autres débris.

De même, la société suisse ClearSpace s’apprête à lancer une mission de nettoyage de l’espace soutenue par l’ESA à la suite d’un accord de 86 millions d’euros (102 millions de dollars). La mission ClearSpace-1 verra les premiers déchets retirés d’ici 2025 par un vaisseau spatial de type robot à quatre bras articulés, ce qui permettra à terme d’éliminer les débris spatiaux en toute sécurité. On s’attend même à réduire l’adaptateur de charge utile secondaire Vega (Vespa) laissé par la fusée Vega utilisable mise en orbite en 2013 par Arianespace et à le rapprocher de l’atmosphère terrestre, où il brûlera et se désintégrera.

Les idées innovantes pour ranger les espaces sont à la hausse. Par exemple, lorsque la prochaine génération du système Starship de SpaceX n’emmène pas de personnes sur la Lune et sur Mars (dès qu’il devient opérationnel en 2023), cela peut aider à nettoyer l’orbite de la Terre. Le directeur de l’exploitation de SpaceX, Gwynne Shotwell, décrit lors d’un entretien avec Le magazine Time Starship en tant que nouveau véhicule extraordinaire qui non seulement réduit le coût d’accès à l’espace, mais peut-être aussi « va vers certains de ces corps de fusée morts – les fusées d’autres personnes, bien sûr – et ramasse une partie de ces déchets dans l’espace ». Ce n’est pas facile, a-t-elle souligné, mais Starship pourrait offrir cette opportunité.

Prévu pour un lancement en 2025, la mission ClearSpace-1 enlèvera la saleté en orbite. Image gracieuseté de ClearSpace.

D’autres options incluent le ciblage de satellites armés de lasers haute performance de la société de communication Sky Perfect JSAT basée à Tokyo ou d’un harpon de capture de saleté, comme suggéré dans une expérience menée par Airbus UK. L’exploitation minière reste une ressource pour les matériaux d’impression 3D est une autre proposition des chercheurs de l’Université française de Toulouse, qui affirment que les déchets peuvent être recyclés et convertis en carburant pour d’autres entreprises spatiales, comme la production de métal pour l’impression 3D sur la piste. D’autres établissements universitaires développent également une technologie originale pour s’attaquer au problème, notamment la plateforme Remote DEBRIS de l’Université de Surrey pour capturer le volume.

Le Centre finlandais pour la recherche spatiale durable, dirigé par le professeur Minna Palmroth à Helsinki, prévoit de lancer un satellite de la taille d’un carton de lait dans l’espace pour tester une technologie de freinage à plasma conçue en Finlande qui peut, entre autres, retirer des satellites de l’orbite. Dans une interview, Palmroth a comparé le problème des débris spatiaux au fait de laisser des voitures usées sur les autoroutes se heurter: «Les défaillances de la technologie des satellites peuvent provoquer des crises.

La documentation photographique d’un déchet orbital frappe l’une des fenêtres du dôme de la Station spatiale internationale. Image reproduite avec l’aimable autorisation de la NASA.

En fait, le mot «crise» définit vraiment l’avenir des orbites si aucune mesure viable ne peut contrecarrer les effets négatifs de la stratification dans l’espace. En plus de présenter un danger pour les satellites et même la Station spatiale internationale, les plus petits objets non suivis sont difficiles à quantifier. En outre, les débris orbitaux peuvent se déplacer à des vitesses énormes, généralement des dizaines de milliers de kilomètres par heure, ce qui en fait le plus grand risque pour les programmes spatiaux humains de la NASA. Le spécialiste des déchets au Centre des opérations spatiales (ESOC) de l’ESA en Allemagne, Heiner Klinkrad, a déterminé que le temps moyen entre les collisions destructrices pouvait être de 10 ans. Pourtant, même un seul incident de collision de déchets de 10 cm peut anéantir un vaisseau spatial de plusieurs millions d’euros. La menace de dommages potentiels aux engins spatiaux fonctionnels est à l’origine du nouveau développement du nettoyage de l’espace que nous pourrions nous attendre à voir de plein fouet juste à temps pour certaines des plus grandes étapes de la colonisation spatiale dans les années à venir.



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