DÉBRIS SPATIAUX

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Origine et nature des débris orbitaux

Le lancement de la fusée soviétique R-7 Semiorka le 4 octobre 1957, plaçant en orbite Spoutnik, cette petite boule de 84 kilogrammes constituant le premier satellite artificiel, a marqué le début de la conquête spatiale, mais également celui de la pollution de l’espace. En effet, sur la même orbite que ce satellite, mais derrière lui, se trouvait le dernier étage de la fusée (assemblage de réservoirs et moteurs de 6,5 tonnes), devenu inutile dès la séparation du satellite et dangereux, tant par les risques de collision avec Spoutnik que par le risque d’explosion engendré par les ergols résiduels. Sur cette même orbite se trouvait également une petite coiffe conique (d’une centaine de kilogrammes), protégeant Spoutnik pendant la traversée de l’atmosphère et larguée devant le satellite une fois celui-ci en orbite.

Spoutnik lui-même a émis son fameux bip-bip pendant vingt et un jours, période pendant laquelle il était donc fonctionnel. Ensuite, il s’est tu, faute de batteries, jusqu’à sa rentrée dans l’atmosphère qui a eu lieu quatre-vingt-douze jours après son lancement. Devenu non opérationnel, Spoutnik a donc lui-même été un débris orbital pendant les trois quarts de sa vie, évoluant de façon incontrôlée et incontrôlable ; tout au plus pouvait-on suivre sa trajectoire.

Cet exemple illustre bien l’origine principale de débris orbitaux, car la situation a peu évolué depuis. On continue ainsi à lancer des satellites en abandonnant les étages supérieurs des fusées en orbite. Puis, après leur vie active, les satellites sont généralement laissés sur place pour de nombreuses années, si ce n’est pour toujours.

Les débris spatiaux couvrent une très large gamme de taille et de masse. Certains sont très gros, tels des étages supérieurs de lanceurs ou des satellites entiers hors d’usage, pouvant atteindre une dizaine de mètres de longueur et une dizaine de tonnes. D’autres sont plus petits et plus légers, correspondant également à des objets intègres (sangles reliant le satellite à la fusée, capots protégeant les optiques du satellite, systèmes de propulsion secondaires…). Le reste des débris provient de la fragmentation des éléments précédents.

Évolution du nombre d’objets artificiels dans l’espace 

Dessin : Évolution du nombre d’objets artificiels dans l’espace 

Depuis 1957, année du lancement du premier satellite artificiel, les objets en orbite autour de la Terre sont de plus en plus nombreux, menaçant à terme l’exploitation de l’espace. Sont recensés ici les objets identifiables depuis la Terre, avec une taille minimale de dix centimètres... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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On arrive à suivre de façon continue et à cataloguer les objets d’une certaine dimension en fonction de leur altitude, la taille minimale des débris recensés variant de 10 centimètres en orbite basse (typiquement moins de 2 000 km d’altitude) à 1 mètre en orbite géostationnaire (36 000 km d’altitude). Début mars 2016, on dénombrait ainsi 41 375 gros objets lancés depuis le début de l’astronautique, dont 17 587 encore en orbite. Le catalogue Space-Track, établi par l’armée américaine, sert de référence pour toute la population orbitale. La masse correspondante est d’environ 7 000 tonnes en orbite, soit l’ordre de grandeur de la masse de la tour Eiffel.

Parmi ces 17 587 gros objets en orbite, seuls 1 100 environ sont des satellites actifs (soit 6 p. 100 seulement des objets répertoriés), le reste (soit 94 p. 100) étant constitué de débris (dont 17 p. 100 de vieux satellites, 12 p. 100 d’étages de lanceurs et 65 p. 100 de débris de taille significative).

Distribution des objets artificiels en orbite (taille supérieure à 10 cm)

Dessin : Distribution des objets artificiels en orbite (taille supérieure à 10 cm)

Les satellites en fonctionnement ne représentent que 6 p.100 des objets artificiels gravitant autour de la Terre et répertoriés. Tout le reste n’est composé que de débris spatiaux de tailles variées. Parmi eux, les très gros objets, correspondant aux satellites non fonctionnels et aux... 

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Les débris spatiaux les plus petits (inférieurs à 10 cm) ne sont pas détectables depuis le sol, et la connaissance que nous en avons n’est que statistique. Il y aurait ainsi environ 700 000 débris d’une taille comprise entre un et dix centimètres et 135 millions d’une taille comprise entre un millimètre et un centimètre. En dessous du millimètre, les objets artificiels sont bien des débris, au sens formel du terme, mais ils sont moins nombreux que les micrométéorites naturelles et présentent beaucoup moins de problèmes. Il est donc convenu, au niveau international, de ne parler de débris spatiaux que pour les objets de plus d’un millimètre en orbite autour de la Terre.

Ces fragments inférieurs à dix centimètres ont des origines très variées. Ils peuvent provenir d’une explosion ou d’une collision avec un autre débris ou avec une micrométéorite. Ils peuvent résulter du vieillissement des matériaux composant les satellites, notamment les peintures ou les protections thermiques. Leur origine peut également être plus complexe à établir : on s’est ainsi rendu compte en 1996 que des fuites dans les circuits de refroidissement des réacteurs nucléaires de satellites russes (durant la période 1980-1988) avaient généré des petites billes de sodium et de potassium d’un centimètre de diamètre environ. L’alumine (Al2O3) [...]

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Évolution du nombre d’objets artificiels dans l’espace 

Évolution du nombre d’objets artificiels dans l’espace 
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Distribution des objets artificiels en orbite (taille supérieure à 10 cm)

Distribution des objets artificiels en orbite (taille supérieure à 10 cm)
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Radar Graves  

Radar Graves  
Crédits : Stephane Muratet/ ONERA

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Satellite LDEF (Long Duration Exposure Facility) 

Satellite LDEF (Long Duration Exposure Facility) 
Crédits : NASA

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Écrit par :

  • : ingénieur expert senior à la direction des lanceurs du Centre national d'études spatiales (CNES), président de la commission débris spatiaux de l'Académie internationale d'astronautique

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KESSLER SYNDROME DE

  • Écrit par 
  • Christophe BONNAL
  •  • 981 mots
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Dans un article publié le 1 er  juin 1978 dans la revue scientifique américaine Journal of Geophysical Research , les auteurs Donald J. Kessler et Burton G. Cour-Palais, deux experts de la NASA, identifiaient le risque d’une multiplication exponentielle du nombre de débris spatiaux (ou débris orbitaux) sous l’effet de collisions mutuelles, prévoyant déjà la création d’une ceinture formée par ce […] Lire la suite

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Pour citer l’article

Christophe BONNAL, « DÉBRIS SPATIAUX », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/debris-spatiaux/