Un nouveau défi émerge dans l’exploration de l’orbite terrestre basse, confrontée à saturation croissante. Des études récentes alertent sur les risques de collisions et de déchets spatiaux, exacerbés par les émissions de gaz à effet de serre, menaçant ainsi l’avenir des missions satellitaires et d’Internet. L’urgence d’agir se fait sentir.
L’orbite basse de la Terre accueillent souvent des satellites fonctionnant au nom d’entreprises et d’agences pour la recherche scientifique et la fourniture d’Internet, par exemple. Avec l’arrivée de nouveaux dispositifs et le retrait d’autres, une nouvelle étude met en lumière un problème crucial à résoudre.
L’espace est vaste. Cependant, l’espace disponible autour de la Terre pour les opérations satellitaires est considérablement limité.
Il y a en effet un nombre restreint d’objets que nous pouvons installer, entre des altitudes d’environ 200 à 1000 kilomètres, avant que les conditions ne deviennent dangereuses.
Les chercheurs d’une nouvelle étude rappellent qu’à partir d’une certaine densité, l’orbite basse de la Terre risque d’être tellement encombrée que les collisions deviendront inévitables, provoquant un scénario d’instabilité connu sous le nom de syndrome Kessler :
Collisions > Formation de fragments d’objets > Plus de débris spatiaux en trajectoires incontrôlables et imprévisibles > Orbite basse de la Terre plus instable
Selon les chercheurs, la dynamique de l’orbite basse peut évoluer en fonction de facteurs influençant l’atmosphère terrestre.
Par exemple, durant un maximum solaire, lorsque le Soleil est particulièrement actif avec des éruptions et des explosions, les satellites rencontrent plus de difficultés à rester en orbite.
Cela se produit parce que l’augmentation d’énergie solaire gonfle l’atmosphère et, par conséquent, accroît la traînée ressentie par les satellites en orbite basse.
La pollution pourrait nuire aux activités en orbite basse
D’après la nouvelle étude, l’émission continue de gaz à effet de serre dans l’atmosphère terrestre pourrait prolonger la durée de vie des débris spatiaux en orbite basse.
Cela pourrait, à son tour, signifier une réduction significative du nombre de satellites pouvant fonctionner en toute sécurité dans cette région d’ici 2100, imposant des restrictions majeures sur ce qui peut être lancé.
Dans un contexte où entreprises et agences gouvernementales voient l’orbite basse comme une opportunité, ces limitations potentielles posent un problème.
Le changement climatique et l’accumulation de débris orbitaux sont deux préoccupations globales urgentes nécessitant une action conjointe.
Comprendre et respecter l’influence que l’environnement naturel exerce sur notre capacité collective à opérer en orbite basse est essentiel pour éviter de compromettre ce système et le protéger pour les générations futures.
Écrit par l’équipe de recherche dirigée par l’ingénieur aérospatial William Parker du Massachusetts Institute of Technology (MIT).
L’état du climat terrestre n’a aucun précédent enregistré et les conséquences des importantes émissions anthropiques de gaz à effet de serre sur l’orbite basse n’ont pas encore été explorées en détail.
Image captée par un astronome amateur des satellites Starlink.
Pour combler cette lacune de connaissances, Parker et ses collègues ont utilisé des modèles atmosphériques pour évaluer la capacité de l’orbite basse à supporter des satellites d’ici 2100 sous différents scénarios d’émissions.
En effet, les scientifiques savent que les gaz à effet de serre provoquent la contraction de la thermosphère – la couche d’atmosphère entre des altitudes d’environ 85 à 600 kilomètres.
Dans cette recherche, ils ont découvert que la diminution de la densité de la thermosphère, qui s’accroît avec les émissions de gaz à effet de serre, réduit également la traînée subie par les satellites.
En d’autres termes, comme le disent les chercheurs, « l’effet subtil de freinage appliqué à un objet se déplaçant dans un fluide ».
La traînée exerce une force constante sur les satellites, induisant une diminution progressive de leur altitude. Pour un satellite opérationnel, cela signifie qu’il est nécessaire d’effectuer des corrections d’altitude ; ainsi, moins de traînée est une bonne chose.
D’un autre côté, la traînée des débris spatiaux provoque leur lente descente vers la Terre.
Lorsqu’un satellite n’est plus utile, les ingénieurs peuvent prévoir que la traînée l’amènera dans l’atmosphère terrestre, où il brûlera inoffensivement lors de la réentrée, le retirant ainsi en toute sécurité.
Lorsque la traînée diminue, ce processus prend beaucoup plus de temps, laissant le satellite inactif en orbite basse plus longtemps, ce qui constitue un danger pour d’autres objets.
Selon le modèle de l’équipe de Parker, les émissions modérées à élevées de dioxyde de carbone réduiront drastiquement le nombre de satellites en désorbitation, maintenant l’orbite terrestre basse remplie de débris et limitant le nombre de nouveaux satellites que nous pouvons lancer.
Dans le pire scénario d’émissions, la plage d’altitudes entre 400 et 1000 kilomètres subirait une réduction de 60% de sa capacité au maximum solaire et de 82% de capacité au minimum solaire, d’ici 2100.
Ce problème ne peut pas être un « problème à résoudre plus tard »
Les calculs de l’équipe montrent que des millions de satellites pourraient fonctionner en toute sécurité dans les couches de basse altitude sans déclencher l’instabilité du syndrome Kessler.
Cependant, compte tenu des efforts actuels pour envoyer des satellites en orbite basse, les chercheurs estiment qu’il serait prudent d’analyser ce problème potentiel avant qu’il ne devienne une réalité : « Il est nécessaire de comprendre la variabilité environnementale et son impact sur des opérations durables pour éviter la surexploitation de cette région ».