Des recherches récentes évaluent les émissions de SpaceX lors du retour de ses fusées Falcon 9. Des scientifiques ont mesuré une augmentation significative des niveaux de lithium, dépassant les valeurs naturelles, ce qui soulève des questions sur l’impact environnemental des activités spatiales.
Un fusée Falcon 9 de SpaceX en vol. Pendant le retour, la combustion du stage supérieur relâche des métaux dans la haute atmosphère, comme illustré par la première mesure directe publiée dans Nature. Crédit: SpaceX.
Quel est l’impact environnemental de SpaceX lors du retour de ses fusées? Pour la première fois, des scientifiques ont directement mesuré la pollution générée par la combustion du stage supérieur d’un Falcon 9 durant sa rentrée — la partie de la fusée qui, contrairement au premier étage réutilisable, n’est pas récupérée et brûle dans la haute atmosphère. Les chercheurs ont observé une augmentation remarquable de lithium, atteignant jusqu’à dix fois les niveaux naturels, en relation avec cet événement.
Ce résultat est rapporté dans une étude publiée dans Communications Earth & Environment, un journal du groupe Nature Portfolio, coécrite par Robin Wing et ses collègues de l’Institut Leibniz de physique atmosphérique (Allemagne).
En utilisant un système LIDAR de haute précision — un laser pulsé capable d’identifier des éléments chimiques spécifiques dans la haute atmosphère — l’équipe a détecté le pic de lithium entre 94 et 97 kilomètres d’altitude le 19 février 2025, coïncidant temporellement et spatialement avec la rentrée du stage supérieur d’un Falcon 9.
“La rentrée a produit une impressionnante boule de feu au moment où le stage se désintégrait au-dessus de l’Europe centrale – indiquent les auteurs de l’étude – . L’événement a capté l’attention internationale lorsque des débris, dont un réservoir de carburant, ont été retrouvés près de la ville polonaise de Poznań.”
Le contexte rend cette découverte particulièrement importante. Selon le Bureau des débris spatiaux de l’ESA, le nombre d’objets en orbite basse a rapidement augmenté ces dernières années en raison des mégaconstellations de satellites, comme Starlink et d’autres systèmes de communication par satellite. Le programme de débris orbital de la NASA surveille des milliers de rentrées chaque année : la plupart des véhicules et des fragments se désintègrent durant la phase de rentrée, relâchant des métaux dans la haute atmosphère. Jusqu’à présent, l’impact chimique de ces événements n’avait été estimé que par des modèles théoriques : ceci est la première quantification directe réalisée dans l’atmosphère.
Ce que relâchent les fusées SpaceX dans l’atmosphère
Lorsqu’un stage supérieur d’une fusée rentre dans l’atmosphère, il ne se limite pas à se fragmenter : il subit des températures extrêmes générées par la friction avec l’air, pouvant dépasser mille degrés. À ce stade, les matériaux structurels commencent à fondre, se vaporiser et s’oxyder, libérant dans la haute atmosphère un mélange de métaux et de composés chimiques.
Strates métalliques dans la haute atmosphère : contribution naturelle des météoroïdes et contribution artificielle des rentrées spatiales, détectées par lidar / Crédit : Wing et al., Communications Earth & Environment (Nature Portfolio) 2026
Cependant, tous les éléments ne sont pas utiles pour établir si le matériau a une origine artificielle ou naturelle. Certains métaux — comme le sodium, le magnésium ou le fer — se retrouvent à la fois dans les engins spatiaux et dans les météoroïdes, rendant difficile la distinction entre poussière cosmique et débris d’origine humaine.
D’autres éléments, en revanche, servent de véritables “marqueurs” de l’activité spatiale. Parmi ceux-ci figurent l’aluminium, le cuivre, le titane, le molybdène, l’argent et le plomb : des matériaux couramment utilisés dans les composants aérospatiaux mais beaucoup moins présents dans les météoroïdes naturels.
Le lithium a été sélectionné comme cible initiale précisément pour cette raison. Il est présent en quantités extrêmement minimales dans les météoroïdes condritiques, mais est largement utilisé dans les fusées modernes, tant dans les batteries lithium-ion que dans les alliages structurels aluminium-lithium (Al-Li) utilisés dans les coques.
Selon les modèles d’ablation chimique utilisés dans l’étude, les alliages Al-Li commencent à fondre lorsque la matrice en aluminium atteint environ 933 Kelvin (environ 660 degrés Celsius). Pour une épaisseur de coque de 4,7 millimètres — comme dans le cas du Falcon 9 — la fusion et la vaporisation ultérieure du lithium sont prévues autour de 98 kilomètres d’altitude. C’est précisément dans cette plage d’altitude que le lidar a enregistré le pic.
La corrélation temporelle et spatiale avec la rentrée a ensuite été vérifiée grâce à des modèles globaux de circulation atmosphérique, permettant de rejeter des phénomènes naturels tels que la poussière météoritique ou les variations météorologiques. “Les niveaux de lithium que nous avons mesurés sont extrêmement difficiles à expliquer par des processus naturels” a commenté Wing. “La compatibilité avec les attentes concernant la combustion d’un véhicule spatial rend cette observation essentielle”.
À une époque où le trafic orbital ne cesse d’augmenter, la possibilité de mesurer directement les signatures chimiques des rentrées pourrait transformer l’évaluation de l’impact environnemental de l’économie spatiale.