Pollution spatiale : le gros problème des déchets de l'espace

Alors qu'Emmanuel Macron, le président de la République, a fait de l'exploration du cosmos l'une des priorités du grand plan d'investissements "France 2030" (plus d'informations en cliquant ici), la réduction de la pollution spatiale devient un préoccupation majeure.

Mais avant d'entrer dans le vif du sujet, il est important de définir ce qu'est la pollution spatiale. Pour faire simple, ce terme désigne toutes les dégradations de l'environnement spatial provoquées par les activités humaines dues à l'exploration de l'espace.

Les scientifiques divisent la pollution spatiale en trois catégories :

1. La pollution de l'espace ;
2. La pollution des planètes et satellites ;
3. La pollution de la Terre.

Avec des millions d'objets gravitant autour de la Terre, la pollution spatiale représentent un véritable danger. En effet, elle menace la sécurité des missions spatiales et abîme les équipements actifs.

Malgré les multiples dangers, aucune solution viable n'a été trouvée pour lutter activement contre la pollution spatiale. Seules des expérimentations ont été menées alors que le nombre de débris ne fait qu'augmenter d'année en année.

☄️ La pollution de l'espace : les débris spatiaux

👉🏽 De quoi se composent les débris spatiaux ?

Les débris spatiaux sont des objets de différentes tailles qui sont en orbite autour de la Terre. Ils sont le résultat direct de la conquête de l'espace et de tous les éléments laissés à l'abandon par les missions spatiales depuis 1957.

Ces débris ont des tailles et des origines variées. Il peut s'agir de simples pièces détachées, mais aussi de lanceurs de fusée (le dernier étage de la fusée qui permet de mettre les satellites en orbite) ou encore de satellites obsolètes. La plupart des débris spatiaux ne font que quelques centimètres, mais certains peuvent être bien plus imposants (de la taille d'un bus).

Selon l'Agence Spatiale Européenne (ESA), plus de 130 millions de débris spatiaux sont actuellement en orbite autour de la planète Terre. Si l'on fait un décompte du nombre de débris en fonction de leur taille, on obtient les chiffres suivants :

• 5400 débris de plus d'un mètre ;
• 34 000 débris de plus de 10 centimètres ;
• 900 000 débris de plus d'un centimètre ;
• 130 000 000 de débris de plus d'un millimètre.

Le problème est que le nombre de débris spatiaux ne cesse d'augmenter en raison des collisions entre eux. Il faut savoir que ces débris se déplacent à 28 000 km/h, ce qui donne à un objet de 1 cm la même force qu'une voiture lancée à 130 km/h.

En raison de leur vitesse, les débris spatiaux représentent un vrai danger pour les explorations spatiales. En effet, ils peuvent entrer en collision avec des satellites, des navettes ou encore avec la Station Spatiale Internationale et causer de graves dommages.

"Imaginez à quel point la navigation en haute mer serait dangereuse si tous les navires perdus dans l'histoire dérivaient encore au-dessus de l'eau. Telle est la situation actuelle en orbite, et cela doit cesser" explique Jan Woerner, le directeur général de l’ESA.

👉🏽 Où se trouvent les débris spatiaux ?

Selon le Centre National d’Études Spatiales (CNES), les débris spatiaux se trouvent dans deux zones :

1. En orbite basse (entre 700 et 1000 km d'altitude) ;
2. En orbite géostationnaire (à 36 000 km d'altitude).

Voici une modélisation réalisée par l'entreprise LeoLabs, spécialisée dans le suivi des débris spatiaux en orbite. Sur cette image, les points roses représentent les débris en orbite terrestre basse.

Cependant, contrairement à ce que l'on pourrait penser, le risque qu'un débris spatial s'écrase sur Terre est relativement faible. En effet, la plupart des débris qui descendent vers notre planète sont brûlés au moment de leur entrée dans l'atmosphère. Seuls quelques composants subsistent, mais ils sont trop petits pour représenter un véritable danger.

Ainsi, vous avez des millions de fois plus de chances de payer votre gaz trop cher qu'un fragment de satellite s'écrase sur votre maison. Pour éviter de faire exploser vos factures, utilisez un comparateur d'offres de gaz.

👉🏽 Qu'est-ce que le syndrome de Kessler ?

Le syndrome de Kessler est un scénario envisagé par le physicien américain Donald Kessler en 1978. Ce syndrome repose sur la théorie selon laquelle le volume de débris spatiaux devient si important que les objets en orbite basse entrent fréquemment en collision avec ces débris, puis se brisent en plusieurs morceaux. La quantité de débris spatiaux augmente donc de façon exponentielle, de même que la probabilité d'impact.

Selon Donald Kessler, si un tel scénario se produit, l'exploration spatiale et l'utilisation de satellite seraient impossibles pour plusieurs décennies.

🪐 La pollution des planètes et satellites : objets oubliés et bactéries

La pollution des planètes et satellites (on parle ici de satellites naturels) est le deuxième type de pollution spatiale. Cette pollution a deux aspects :

1. La présence, sur les corps célestes déjà explorés, de restes de sondes, robots d'exploration ou encore dispositifs d'atterrissage ;
2. La contamination des environnements spatiaux par des bactéries terrestres.

Le premier aspect de la pollution des planètes et satellites est facilement compréhensible. Depuis le début de la conquête spatiale en 1957, de nombreuses missions, habitées ou non, se sont succédées. À chaque fois, ce sont plusieurs tonnes de d'équipements qui sont perdus ou abandonnés sur place.

👉🏽 Les déchets sur la Lune

Depuis 1969 et le premier pas de l'homme sur la Lune, 12 missions habitées vers la satellite naturel de la Terre ont eu lieu. Si les bénéfices scientifiques ne sont plus à démontrer, l'impact de ces missions sur l'environnement lunaire est plus que négatif.

En effet, plus de 200 tonnes de déchets jonchent actuellement le sol lunaire. Parmi eux, on retrouve des débris de vaisseaux, des déchets organiques (excréments humains, sacs d'urine, vomi), mais aussi d'autres objets plus insolites tels que :

• Des balles de golf ;
• Un coupe-ongles ;
• Un autoportrait de l’astronaute James Irwin ;
• Douze paires de bottes spatiales ;
• Des caméras ;
• Un rameau d'olivier en or ;
• Un disque de silicone avec des messages gravés ;
• 100 billets de deux dollars américains, etc.

Ne faites pas comme les astronautes en mission sur la Lune, n'oubliez rien lorsque vous déménagez et surtout pas de gérer votre abonnement à l'eau.

👉🏽 La pollution bactériologique

Le second aspect de la pollution de planètes et des satellites est moins visible, mais tout aussi problématique. Il s'agit de la pollution bactériologique provoquée par l'acheminement de bactéries terrestres par les astronautes ou les sondes.

La présence de bactéries terrestres peut poser plusieurs problèmes. Par exemple, cela peut perturber la recherche de vie extra-terrestre puisque les scientifiques peuvent avoir du mal à déterminer si la bactérie provient de la sonde ou du sol de la planète.

Afin de faire face à cette pollution, le Committee on Space Research (COSPAR) a publié un document rappelant les règles à suivre lors des missions spatiales, notamment en matière de stérilisation des équipements.

🌍 La pollution de la Terre : l'impact écologique de la conquête spatiale

La pollution de la Terre engendrée par les activités liées à l'exploration de l'espace est le troisième aspect de la pollution spatiale. En effet, le domaine de l'astronautique est générateur d'émissions de CO2 non-négligeable provenant de sources diverses :

• L'extraction des matériaux nécessaires à la construction des navettes, sondes, etc ;
• La construction des infrastructures de lancement et de contrôle ;
• L'utilisation de carburants polluants (les ergols) ;
• La consommation énergétique des grandes bases de lancement ;
• La chute de débris pouvant contenir des matériaux toxiques ou radioactifs.

Pour le moment, peu de solutions ont été trouvées pour réduire l'impact environnemental de l'astronautique. Des projets pour utiliser du biocarburant pour fusée sont à l'étude, mais aucune avancée concrète n'a été réalisée au cours des dernières années.

De même certains matériaux toxiques et polluants sont actuellement indispensables pour permettre aux équipements de résister aux conditions extrêmes de l'espace.

Malheureusement, le recours aux énergies renouvelables ou à l'électricité verte n'est pas encore envisageable pour le secteur aérospatial. En effet, nous ne disposons pas encore des technologies suffisantes pour assurer des voyages dans l'espace neutres en carbone.

🥊 Comment lutter contre la pollution spatiale ?

👉🏽 Peut-on ramasser les débris spatiaux ?

Pourquoi ne pas tout simplement envoyer une navette qui ira ramasser tous les débris spatiaux ?

C'est le projet un peu fou de l'entreprise ClearSpace qui a obtenu l'autorisation de l'ESA pour lancer la toute première mission de nettoyage spatial.

Prévue pour 2025, cette mission test aura pour objectif de récupérer un élément d'une fusée de l'ESA appelé Vespa (Vega Secondary Payload Adapter). De la taille d'un petit satellite et situé en orbite basse, il s'agit là de l'élément parfait pour un premier test. Le Vespa sera récupéré par le robot ClearSpace-1.

L'opération devrait se dérouler selon les étapes suivantes :

1. ClearSpace-1 va orbiter à 500 km d'altitude, juste en-dessous du Vespa ;
2. Il va ensuite viser sa cible, s'en approcher et la saisir grâce à 4 bras robotiques ;
3. ClearSpace-1 et le Vespa vont redescendre ensemble et se désintégrer en entrant dans l'atmosphère terrestre.

Même si ce projet est prometteur, il est loin de régler le problème des débris de l'espace. À l'heure actuelle, ClearSpace-1 ne peut pas récupérer une grande quantité de débris et lorsque l'on sait que des millions de débris sont en orbite autour de la Terre, on se rend bien compte de l'ampleur de la tâche.

👉🏽 Quelles règles contre la pollution spatiale ?

Afin de lutter contre la pollution de l'espace et de réduire la quantité de débris (même si cela parait impossible selon le syndrome de Kessler), l'Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC), en coopération avec la NASA et le CNES, ont établi 5 grandes règles :

1. L’interdiction de générer volontairement des débris dans l’espace (capots de protection de télescope par exemple) et de détruire volontairement des satellites dans l’espace ;
2. La mise en œuvre de tous les moyens possibles pour éviter l’explosion en orbite ;
3. La mise en œuvre de tous les moyens possibles pour éviter les collisions ;
4. L’interdiction de rester plus de 25 ans en orbite basse ou de rester sur l’orbite géostationnaire après la fin de mission ;
5. La protection des populations au sol.

Cependant, peu de pays suivent réellement ces règles en profitant du manque de jurisprudence internationale dans le domaine spatial. De ce fait, il apparait nécessaire de mettre en place un consensus international afin de lutter efficacement contre la prolifération des débris spatiaux.

Sources :

• Numérama, "Pollution spatiale : cette visualisation montre bien l’ampleur du problème", 15/11/2020 ;
• Sciences et Avenir, "La pollution spatiale plus inquiétante que jamais", 11/05/2013 ;
• Consoglobe, "Pollution spatiale : voici tout ce qui vole autour de la Terre", 16/11/2020 ;
• Youmatter, "Des déchets au-dessus de nos têtes ? La problématique des débris spatiaux", 13/10/2020 ;
• ID4D, "Pollution spatiale : des débris à hauts risques", 05/05/2021 ;
• ESA, "L'ESA autorise la première mission mondiale de nettoyage spatial", 22/01/2020.