Débris spatiaux

http://news.discovery.com/space/space-junk-recycle-problem-110904.html

gaby-light a écrit:Et ça ne serait pas envisageable d'équiper les satellites d'une voile solaire pour la fin de vie? ça a l'air d'un système de petite taille qui nécessite très peu de carburant non?

Euh ! En fait, tous les satellites de télécoms sont déjà équipés d'une voile solaire i.e leurs générateurs solaires. Le problème, c'est que le pilotage des satellites par voile solaire utilisant la pression photonique sur les panneaux solaires est breveté par un seul et unique fabriquant. Donc, à moins que cela tombe dans le domaine public pour le bien de l'Humanité, les autres ne sont pas prêts à payer des royalties à leur concurrent pour pouvoir simplement désorbiter proprement un satellite. De plus, la pression est vraiment trop faible pour envisager une désorbitation dans un temps raisonnable (déjà, avec un réacteur ionique, il faut compter plusieurs mois/années).

Sidjay a écrit:

...
Vos avis là-dessus ?

J'entrevois une quatrième solution, la vaporisation par tir de laser

Les débris de l'espace ont atteint un niveau «critique», selon un rapport



SCIENCES - Qui appelle à une mobilisation internationale pour faire le ménage, sous peine d'être cloués au sol...

De notre correspondant à Los Angeles

SOS, orbite terrestre en détresse. Selon un rapport du National research council, la quantité de débris de l'espace qui tournent autour de notre planète a atteint un niveau «critique». Certains scientifiques estiment même qu'on pourrait avoir atteint le «point de non retour», à partir duquel les collisions deviennent inévitables, créant de nouveaux débris, causant de nouvelles collisions et ainsi de suite (un effet boule de neige modélisé par Kessler en 1978). Le pire scénario? La destruction des satellites actuellement en orbite et l'impossibilité d'en envoyer de nouveaux. Adieu Internet et GPS, hello âge de pierre.

Nous n'en sommes pas encore là. Toutefois, la quantité de débris a doublé au cours des quatre dernières années. Deux principaux événements responsables: le test grandeur nature d'un missile anti-satellite par la Chine, en 2007, qui a éparpillé façon puzzle une sonde à la retraite en 150.000 pièces, et la collision accidentelle de deux satellites, en 2009. Au total, la Nasa garde l’œil depuis le sol sur plus de 20.000 débris de plus de 10 cm. Il y aurait au moins 500.000 fragments d'au moins un centimètre en orbite. Et à une vitesse de plusieurs km/s, même une bille peut causer de gros dégâts.

Problème technologique et politique

Si les collisions restent faibles (les volumes sont gigantesques), leur probabilité va augmenter si rien n'est fait, avertit le rapport. En 2009, l'ISS était passée près du drame et avait évacué de manière préventive son équipage, sous la menace d'un bout de vieux moteur de satellite de 13 cm qui était finalement passé à côté. Régulièrement, la Station spatiale international change d'orbite via ses booster d'appoint pour éviter une collision avec des objets plus massifs, détectés longtemps à l'avance.

Comment régler le problème? Le rapport ne préconise pas de solution miracle. Il appelle à une coopération internationale visant à tester différentes techniques afin de déterminer le meilleur rapport efficacité/prix. Pour l'instant, le problème est autant technologique que politique: les différentes méthodes coûtent cher, et personne ne veut vraiment mener la charge.

En général, une double stratégie est préconisée: déplacer les plus petits débris vers l'atmosphère, pour qu'ils s'y désintègrent, et pousser les plus gros loin, très loin, vers un cimetière galactique. Lasers depuis le sol, canons à eau fixés sur des sondes, «filets de pêcheurs», les solutions exotiques ne manquent pas. L'une des dernières, suggérées par DARPA et EADS, explore l'approche des voiles solaires, qui seraient fixées sur les nouveaux satellites et se déploieraient en fin de vie. Une solution potentiellement low-cost et verte, mais dont l'application aux objets existants reste un challenge. Sinon, il y a toujours l'imagination des auteurs de science-fiction, comme dans le manga Planètes, avec ses éboueurs de l'espace.

Philippe Berry
http://www.20minutes.fr/article/780204/debris-espace-atteint-niveau-critique-selon-rapport

La quantité de déchets en orbite devient telle qu’elle risque de déclencher un effet boule de neige et de menacer l’activité des satellites et des astronautes, alerte un rapport américain
http://www.smartplanet.fr/smart-technology/les-debris-spatiaux-atteignent-un-niveau-critique-6157/


La poubelle « spatiale » doit être vidée
http://www.radio-canada.ca/nouvelles/science/2011/09/02/001-espace-debris-nettoyage.shtml

Kostya a écrit:

gaby-light a écrit:Et ça ne serait pas envisageable d'équiper les satellites d'une voile solaire pour la fin de vie? ça a l'air d'un système de petite taille qui nécessite très peu de carburant non?

Euh ! En fait, tous les satellites de télécoms sont déjà équipés d'une voile solaire i.e leurs générateurs solaires. Le problème, c'est que le pilotage des satellites par voile solaire utilisant la pression photonique sur les panneaux solaires est breveté par un seul et unique fabriquant. Donc, à moins que cela tombe dans le domaine public pour le bien de l'Humanité, les autres ne sont pas prêts à payer des royalties à leur concurrent pour pouvoir simplement désorbiter proprement un satellite. De plus, la pression est vraiment trop faible pour envisager une désorbitation dans un temps raisonnable (déjà, avec un réacteur ionique, il faut compter plusieurs mois/années).

Et surtout, cette voile il faut la piloter (orienter) pendant des dizaines/centaines d'années, donc il faut une avionique qualifiée pour cette durée de vie et la source d'énergie qui va avec... Ce n'est sans doute pas envisageable même à moyen terme.

En tout cas la NASA est satisfaite de son prototype Nanosail-D qui en 240 jours s’est désorbité à partir d’une altitude de 650 km. A noter que ce n’est pas la pression photonique, mais la trainée atmosphérique qui a freiné ce satellite de manière passive, donc sans aucune nécessité de le guider.

Bien sûr à des altitudes supérieures, cette trainée deviendrait trop faible pour que la désorbitation se fasse dans un temps raisonnable.

Quant à l’utilisation de la pression photonique, elle me parait plus adaptée aux voyages interplanétaires au très long cours - comme le voilier solaire Ikaros est entrain de le prouver - qu’aux trajets dans l’Espace circumterrestre où il serait nécessaire de modifier rapidement l’attitude de la voile pendant les révolutions – donc activement - et vu aussi les très faibles accélérations qu’elle procure.


http://www.nasa.gov/mission_pages/smallsats/11-148.html
NanoSail-D orbited the Earth for 240 days performing well beyond expectations and burned up during reentry to Earth's atmosphere on Sept. 17.

[un peu nécropost, mais la nouvelle ne vaut probablement pas un nouveau sujet]

Les militaires US auront bientôt un nouveau jouet : un beau laser de combat de 150 kW flambant neuf
http://www.lefigaro.fr/sciences/2013/04/09/01008-20130409ARTFIG00484-une-premiere-arme-laser-installee-sur-un-navire-us-en-2014.php
Sur Terre, c'est un peu limité à cause de l'atmosphère et de la météo, mais dans l'espace, pour vaporiser des débris orbitaux...
Prévoir quand même une ouverture suffisante pour avoir une portée de quelques centaines de km.

Ce laser a justement un inconvénient, s'il loupe sa cible, il peut toucher et détruire tout ce qu'il y a sur sa trajectoire, avion civil ou ami et même satellite. Cette arme semble être un demi-succès, du fait de ses limitations,, sa reconversion en destructeur de débris spatiaux n'est pas non plus acquise, le laser ne vaporise pas un objet mais le brûle et/ou le fait exploser, pas sur que la multiplication des débris de petites tailles soit une bonne chose en LEO

Pour ce qui est de louper la cible, on doit pouvoir en dire autant des munitions traditionnelles. Et je ne pense pas que ce serait vraiment un problème dans l'espace, le faisceau diverge bien au delà de quelques centaines de km. De plus, sans suivi, un objet se déplaçant à plusieurs km/s ne reste pas plus de quelques millisecondes dans le faisceau, ça peut éventuellement aveugler temporairement un autre satellite, mais pas le détruire.
Par contre, en effet, si celà augmente le nombre de débris, ce n'est pas forcément une bonne idée.

Certes la multiplication du nombre de débris spatiaux après dislocation du satellite sous l'impact du faisceau Laser peut faire empirer dans un premier temps le danger de collisions, sauf si les débris obtenus sont de très petites tailles.
En effet pour les micro-débris , des blindages de protection peuvent y résister et on accélère aussi l'élimination de ces débris sous l'effet de la décélération de la résistance atmosphérique , certes très faible , mais qui augmente en fonction de l'inverse de leur dimension moyenne d puisque le rapport de la surface S au volume V, donc aussi à la masse de l'objet est proportionnel à 1/d .

En fait, je ne pensais pas à des objets aussi gros qu'un satellite. Plutôt à chauffer et vaporiser des débris plus petits, mettons 20-30 cm au maximum.
Sinon, il faudrait une puissance énorme.

http://www.leparisien.fr/sciences/des-chercheurs-japonais-vont-tenter-de-nettoyer-l-espace-avec-une-corde-16-01-2014-3500077.php

La JAXA testera le mois prochain un système de récupération des déchets spatiaux.
A suivre...

J'ai lu ça ce matin dans le quotidien gratuit et je suis asse emballé par le concept.
Je me demande bien pourquoi une telle technologie n'a pas été pensé avant... La trouvez-vous honéreuse ?

L'idée est intéressante d'appliquer ce concept pour l'élimination des débris spatiaux . Toutefois se pose la question de savoir comment ce câble serait posé sur le "déchet" spatial ? AMHA le mieux, c'est quand même de prévoir avant le lancement un système d'élimination en fin d'utilisation.

Sinon ce concept de décélération ou d'accélération (car celui-ci est réversible) a déjà été imaginé  même si les résultats jusqu'à maintenant n'ont pas été réussis à cause de la rupture du câble soumis à de fortes contraintes ou à cause du blocage de son déroulement aussi bien par les soviétiques en leur temps (je ne retrouve pas la trace de ces essais) , mais aussi par la NASA

Voir le vol STS -46 du31 juillet 1992 de la navette Atlantis:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Atlantis_%28navette_spatiale%29

Voir aussi:

http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/Fwtether.html

L'essai de la "longe spatiale"
  La production d'énergie électrique - suffisamment pour subvenir aux besoins de la navette spatiale - était un des objectifs espérés de ce dispositif.. Ce courant à un coût : il est prélevé sur l'énergie du mouvement ("énergie cinétique") de la navette, puisque la force magnétique exercée sur le câble s'oppose et ralentit le mouvement.

http://www.astrosurf.com/voyager3/astro/transfutur/encadre2.htm

Bien sûr giwa tu as raison de rappeler que la mise en tension mécanique de câble dans un milieu "sans pesanteur" a été très décevante par les acteurs principaux
de l'exploration spatiale. On a de même, comme tu le laisses entendre, été tout aussi déçu par le déploiement de grosses structures souples comme les voiles jusqu'aux
essais réussis par les japonais et la NASA, mais sur des surfaces plus modestes qu'initialement espérées.

AMHA au point où nous en sommes du problème débris, il n'est plus de les éliminer par un moyen mécanique, impensable vu le nombre, il n'y a plus qu'à espérer que
l'attrition naturelle jouera son rôle, mais cela sera énormément long, en espérant qu'un "auto entretien" ne se produise pas en lançant de nouveaux satellites, certes
pilotables pour un retour sur Terre en fin de vie SI il n'a pas été à son tour détruit par un débris avant cette phase finale !

Nous acheminons nous pas vers une impossibilité d'utiliser au moins la LEO pour nos satellites ?

Même si ce n'est qu'un test, il est bon de savoir que des chercheurs planchent sérieusement sur ce problème. Domage qu'il n'y est pas plus de projet développé.
Il est intéressant de lire les commentaires également. On se rend compte que beaucoup de gens ne s'imagine pas les complications que pourrait entrainer une accumulation des ces déchets spatiaux et les conséquences sur leur petite vie...

Savez vous où en est ce projet de la JAXA  ? 
Mi janvier avait été annoncé la date du 28 février pour le lancement d'un satellite doté d'une longe de 300 mètres, mais pas plus de précision pour le moment.

Toph a écrit:On se rend compte que beaucoup de gens ne s'imagine pas les complications que pourrait entrainer une accumulation des ces déchets spatiaux et les conséquences sur leur petite vie...

C'est vrai, et ce à plusieurs points de vue:
1. Le risque d'une retombé non contrôlé, comme cela a déjà été le cas pour cette femme percuté par ce qui semble être un élément du lanceur Delta II
2. Le risque accrue de collision entre 2 débris qui pourrait générer une réaction en cascade, et endommager les satellites existants : Syndrome de Kessler. C'est particulièrement vrai pour Envisat quoi voit chaque année passer à 200 m deux débris identifiés.
3. Enfin, et c'est selon le moi ce qui stimulera l'investissement dans des projets de traitement des débris spatiaux, le fait que certaines orbites ne seront plus utilisables lorsque les satellites qui occupent actuellement ces "places" seront en fin de vie. Il faudra soit trouver de nouvelles orbites pour les futures satellites, ou bien dé-orbiter les satellites obsolètes.

Pour terminer, une solution envisagée un temps par la NASA : la "station service orbitale" ainsi qu'un projet à l'étude chez l'industriel canadien MDA Corporation, qui envisage une mission de démonstration technologique en partenariat avec Intelsat afin de remplir d'ergols les réservoirs d'un satellite en fin de vie (voir la video ici). Ce pourrait constituer une solution au problème des débris spatiaux existants, ou en devenir...

Un article sur la mission e.DeOrbit de l'ESA visant à retirer le gros des débris spatiaux : [url= http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering/Clean_Space/How_to_catch_a_satellite]http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering/Clean_Space/How_to_catch_a_satellite[/url]

Avec un poids d'environ 1600 kilos c'est le lanceur léger de l'agence spatiale européenne, Vega, qui devrait se charger du lancement.
Un colloque se tiendra le 6 mai au Pays Bas sur les études et avancées technologiques pour ce projet. Surement plus d'information à ce moment là.

Au cours du premier trimestre 2016, depuis que la première charge utile a été cataloguée (2016-001A / 41238), un total de 210 nouveaux objets indépendants ont été ajoutés alors que 63 objets catalogués sont rentrés dans l'atmosphère. Le nombre d'objets indépendants en orbite autour de la Terre s'est donc accru de 147 unités en seulement un trimestre.

Parmi les 210 nouveaux objets catalogués, il y a :
- 28 charges utiles
- 22 éléments de lanceurs (étages ou réservoirs)
- 160 débris, dont 140 proviennent de NOAA-16

Les 22 tirs réalisés depuis le début de l'année ont logiquement utilisé 22 étages d'injection, mais seulement 19 sont restés en orbite et ont été catalogués. Trois étages d'injection (13,6 %) ont été volontairement désorbités avant d'être catalogués :
- Le 2e étage du Falcon-9 utilisé pour lancer Jason-3
- L'étage DCSS du Delta-4M utilisé pour lancer NROL-45
- L'étage Centaur de l'Atlas V AV064 utilisé pour lancer Cygnus OA-6
Aux 19 étages d'injection restés sur orbite s'ajoutent un 3e étage de CZ-3C et deux réservoirs toriques de Briz-M.

Parmi les 63 objets catalogués rentrés dans l'atmosphère depuis le 1er janvier, il y a :
- 12 charges utiles (la plus ancienne étant Cosmos 1586, lancé en 1984)
- 11 étages de lanceurs (dont un seul parmi ceux catalogués cette année)
- 19 débris de charges utiles (provenant principalement de Cosmos 2251, Iridium 33 et Fengyun-1C)
- 21 débris d'étages de lanceurs

Parmi les 63 rentrées dans l'atmosphère d'objets catalogués, une seule (sauf erreur de ma part) a été contrôlée, celle de Soyouz TMA-18M.

Il y a eu aussi les 3 rentrées contrôlées d'étages d'injection non catalogués.

Sacré dépotoire en seulement 3 mois : 147 !
... qui feront peut être des petits en cours de route !

C'est pas encore pour demain de lancer proprement !

Très bonne initiative que ce sujet !

Toph a écrit:Sacré dépotoire en seulement 3 mois : 147 !
... qui feront peut être des petits en cours de route !

C'est pas encore pour demain de lancer proprement !

Sans l'explosion de NOAA-16 l'année dernière, l'augmentation n'aurait été que de 7 unités, soit une croissance assez maîtrisée.

La désorbitation de trois des étages d'injection (13,6 % du total) montre que lancer des charges utiles en générant le moins d'objets supplémentaires possibles est réellement pris en compte, mais il faut que l'orbite (et la performance du lanceur) le permette.

Le problème mis en évidence par NOAA-16 est surtout celui posé par les satellites en fin de vie ou abandonnés. Il va falloir sérieusement faire avancer les programmes de satellites destinés à désorbiter les débris et cadavres de charges utiles.

Mais... qui va les financer ?

MarsSurfaceWanderer a écrit:Très bonne initiative que ce sujet !

Merci.  ;)

J'envisage de faire une mise à jour trimestrielle, en plus des événements marquants comme les explosions de satellites, accidentelles ou volontaires.

Les débris d'Hitomi n'ont pas été pris en compte car non encore catalogués.

Ça fait encore beaucoup d'étages non désorbités ça... on a encore des progrès à faire.

La défaillance d'Astro-H a généré 10 objets qui ont été catalogués 41438 à 41447. L'augmentation depuis le début de l'année est donc de 157 objets.

Le nombre de nouvelles charges utiles depuis le 1^er janvier est modeste, mais cela ne devrait pas durer. Il y a toujours à bord de l'ISS 18 satellites apportés par Cygnus OA-4 en attente de libération depuis le module japonais, alors que Cygnus OA-6 en libérera 26 après sa séparation de l'ISS. Progress MS-02 a apporté le satellite Tomsk-TPU-120.