Vue d’artiste de Solar Orbiter effectuant un survol de la Terre. Crédit : ESA/ATG medialab
La probabilité que le vaisseau spatial Solar Orbiter de l’ESA rencontre des débris spatiaux lors de son prochain survol de la Terre est très, très faible. Cependant, le risque n’est pas nul et est supérieur à tout autre survol effectué par l’ESA. Le fait qu’il y ait ce risque met en évidence le gâchis que nous avons fait de l’espace – et pourquoi nous devons prendre des mesures pour nettoyer après nous-mêmes.
Le 27 novembre, après un an et huit mois de vol à travers le système solaire interne, Solar Orbiter passera par la maison pour « déposer » un peu d’énergie supplémentaire. Cela alignera le vaisseau spatial pour ses six prochains survols de Vénus. Ces finales aide à la gravité affinera et inclinera l’orbite de Solar Orbiter, permettant à la sonde protégée contre la chaleur de capturer les toutes premières images directes des pôles de notre étoile, et bien plus encore.
Au cours du prochain survol, Solar Orbiter devrait passer à seulement 460 km de la surface de la Terre à son approche la plus proche, à environ 30 kilomètres au-dessus de la trajectoire de la Station spatiale internationale. Il traversera deux fois l’anneau géostationnaire à 36 000 kilomètres de la surface de la Terre et même à travers l’orbite terrestre basse, en dessous de 2000 kilomètres – deux régions jonchées de débris spatiaux. Crédit : ESA
Quel risque ? tout est relatif
Avant de trop nous inquiéter, commençons par souligner que le risque que Solar Orbiter soit heurté par des débris est très, très, très petit. Les missions d’observation de la Terre passent toute leur vie en orbite terrestre basse – la région de l’espace la plus remplie de débris, et bien qu’elles effectuent des “manœuvres d’évitement de collision” quelques fois par an, Solar Orbiter ne passera que quelques minutes ici alors qu’il se dirige vers approche la plus proche puis repart vers Vénus.
L’astronaute de l’ESA Tim Peake a pris cette photo depuis l’intérieur de la coupole de la Station spatiale internationale, montrant une puce circulaire de 7 mm de diamètre creusée par l’impact d’un minuscule morceau de débris spatiaux, peut-être un écaille de peinture ou un petit fragment de métal pas plus gros que quelques millièmes de millimètre de diamètre. L’arrière-plan montre juste la noirceur d’encre de l’espace. Crédit : ESA/NASA
Aussi faible que soit le risque, les collisions avec des débris à basse altitude faire arriver. En 2016, un panneau solaire de la sonde spatiale Sentinel-1A de l’ESA a été touché par une particule dont la taille serait inférieure à cinq millimètres. Malgré sa taille, sa vitesse relative élevée signifiait qu’il endommageait encore une zone de 40 cm de diamètre, entraînant une légère réduction de la puissance embarquée et de légères modifications de l’orientation et de l’orbite du satellite. Des centaines de millions de particules de débris de cette taille sont actuellement en orbite.
Hubble, le Nasa/ESA Space Telescope, a passé 31 ans en orbite terrestre à une altitude d’environ 547 kilomètres. Pendant ce temps, il a vu le ciel se remplir de satellites et de débris et ressenti l’impact, car ses propres panneaux solaires ont été bombardés et dégradés par de petites particules de débris.
En avril 2020, BepiColombo a survolé la Terre avec une approche rapprochée de 12 500 kilomètres. Le bureau des débris spatiaux de l’ESA a également effectué une analyse des risques de collision pour ce survol alors que le vaisseau spatial passait par l’orbite géostationnaire, bien qu’il volait bien au-dessus de l’orbite terrestre basse remplie de débris. Crédit : ESA/BepiColombo/MTM, CC BY-SA 3.0 IGO
Bien que le risque pour Solar Orbiter lors de son prochain survol de la Terre soit faible, il est toujours « non nul ». Il n’a pas été confronté à ce risque lorsqu’il a basculé par Vénus, et le bureau des débris spatiaux de l’ESA n’a pas eu à effectuer d’analyse des risques de collision comme BepiColombo a récemment été zippé par Mercury, ou lorsque Cassini–Huygens a volé par Jupiter.
Par exemple, lorsque Cassini/Huygens ont survolé la Terre en 1999, alors que Rosetta est revenue trois fois en 2005, 2007 et 2009 et que Juno est passé en 2013, il y avait moins de satellites, moins de débris et pas de « méga constellations ». en orbite. Un survol de la Terre aujourd’hui, bien qu’il soit toujours sûr, est plus risqué qu’auparavant.
Évitement des collisions interplanétaires
Le bureau des débris spatiaux de l’ESA a récemment commencé à évaluer les risques sur la base de la trajectoire de Solar Orbiter et de la position attendue des objets catalogués en orbite autour de la Terre, fournissant une probabilité de collision pour toute approche rapprochée spécifique.
Dans ces cas, l’incertitude commence à être élevée mais diminue à mesure que les orbites des objets évoluent. À mesure que le moment de l’approche rapprochée se rapproche, nos données d’observation s’améliorent, réduisant les incertitudes quant à la localisation des objets impliqués. Comme c’est presque toujours le cas, plus nous en savons sur la position de deux objets, plus nous sommes sûrs qu’ils se croiseront en toute sécurité.
L’espace peut sembler une vaste étendue vide, mais les satellites en orbite terrestre sont confrontés au risque constant de collision – avec d’autres satellites, morts ou vivants, ou avec des fragments de débris. Il est désormais courant pour les opérateurs d’engins spatiaux sur des autoroutes très fréquentées de détourner leur mission hors de danger. En effet, à l’ESA, chaque mission effectuée effectue en moyenne deux « manœuvres d’évitement de collision » par an. Ces manœuvres sont coûteuses. Des heures sont passées au sol à surveiller le ciel, à calculer les risques et à planifier les manœuvres, sans parler du carburant supplémentaire dépensé et de la science et des données manquantes collectées lorsque les instruments sont éteints. Crédit : ESA / UNOOSA
Parfois, cependant, à mesure que le temps passe et qu’une approche rapprochée se profile, le risque de collision augmente. Pour chacune des missions Sentinel en orbite terrestre, une manœuvre d’évitement de collision est effectuée environ une fois tous les cinq à six mois lorsque la « distance manquée » avec un autre objet est considérée comme trop risquée.
Pour Solar Orbiter, dans le cas improbable où une manœuvre serait nécessaire pour éviter un impact potentiel, la décision serait prise le jeudi 25 novembre, deux jours avant l’approche rapprochée. Elle serait effectuée le vendredi 26 novembre, environ six heures avant l’approche rapprochée.
Tout est clair?
Une fois que Solar Orbiter sort de l’orbite terrestre basse et passe au-dessus de l’orbite géostationnaire, il sort de la zone à risque. Cela devrait être environ une heure après sa distance minimale à la Terre.
Alors que la mission s’éloigne, volant avec un peu moins d’énergie que celle avec laquelle elle est arrivée, elle et ses équipes de mission n’auront plus jamais à considérer les débris spatiaux. Pour les missions encore en orbite, et pour celles qui ne sont pas encore lancées, la situation dans l’espace devient de plus en plus préoccupante.
Après des décennies de lancements, sans trop penser à ce que l’on ferait des satellites en fin de vie, notre environnement spatial est jonché de débris spatiaux. Tandis que Solar Orbiter passe à toute vitesse, passant juste momentanément sur les autoroutes orbitales de la Terre, c’est un rappel important que le problème des débris spatiaux est unique à la Terre, de notre propre fabrication et à nous de nettoyer.
Regardez la vidéo ci-dessus pour découvrir comment l’ESA travaille pour empêcher la création de nouveaux débris et nettoyer ce qui est déjà là-bas.