Avant de parler de risques en orbite ou au sol, il est important de savoir finalement si tous les débris générés évoluent longtemps en orbite ou rentrent relativement rapidement sur Terre. Ainsi, cela nous aidera à mieux appréhender le risque relatif à ces débris spatiaux.

DUREE DE VIE DES DEBRIS SPATIAUX

La durée de vie en orbite est limitée par la présence de l'atmosphère terrestre même ténue. L'atmosphère va ralentir les objets c'est à dire les freiner et pour ceux qui évoluent sur des orbites basses provoquer à long terme leur rentrée sur Terre.

Pour fixer des ordres de grandeur, voici quelques exemples de durée de vie sur des objets bien connus.

Exemple d'objets spatiaux

Orbite (altitudes périgée et apogée)

Durée de vie

Station Spatiale Internationale

400 km x 400 km

entre 6 mois et 1 an

SPOT

825 km x 825 km

200 ans

Orbite de transfert géostationnaire

200 km x 36000 km

environ 10 ans

Orbite géostationnaire

36000 km x 36000 km

millions d'années

Au vu de ces exemples, il existe deux types de risque :

RISQUES EN ORBITE

Quels sont les dommages potentiels ?

Les dommages engendrés par les débris spatiaux peuvent être relativement importants même si la taille du débris est petite. Ceci est tout simplement dû à la vitesse orbitale des débris qui est très élevée (8-10 km/s) et par conséquent l'énergie cinétique n'en est que plus importante.

Exemple d'impact sur une surface d'un satellite

En effet, une sphère d'aluminium d'un diamètre de 1mm se déplaçant à une vitesse de 10 km/s perfore une paroi d'aluminium de 4 mm d'épaisseur par exemple. Cette sphère a alors la même énergie cinétique qu'une boule de pétanque lancée à 100km/h.

 

De ce fait, les débris d'une taille inférieure à 0.01cm ne feront qu'éroder les surfaces de nos satellites opérationnels sur le long terme (effet cumulatif) générant par exemple le détachement d'écailles de peinture tandis que les débris d'une taille comprise entre 0.01 et 1 cm provoqueront des dommages significatifs comme des perforations d'équipements dont les conséquences peuvent être variables en fonction de l'équipement atteint (disfonctionnement mineur à total de l'équipement). Ceci a été notamment observé sur les panneaux solaire du télescope Hubble par exemple.

Par contre, les débris d'une taille comprise entre 1 cm et 10 cm engendreront des dommages très importants compte tenu de leur énergie cinétique. Ils présentent un réel danger du fait qu'ils ne sont pas catalogués à ce jour. Les débris d'une taille supérieure à 10 cm auront des conséquences catastrophiques pour le satellite atteint pouvant aller jusqu'à sa perte voire générer une explosion. 

On peut résumer les conséquences d'un risque de collision en orbite avec les débris par ce tableau.

 Taille des débris

 Caractéristiques

 < 0.01cm

 Erosion des surfaces

 Entre 0.01 et 1 cm

 Dommages significatifs

 Perforations

 Conséquences variables suivant

 l'équipement atteint

 Entre 1 et 10 cm

 Dommages très importants

 > 10 cm

 Conséquences catastrophiques pour

 un satellite

 

Existe-t-il un risque important de collision en orbite ?

 Taille des débris

> 0.1 mm

> 1 mm

> 1cm

> 10 cm

 Probabilité

1

0.5

3. 10-3

2. 10-4

On peut traduire ces chiffres simplement. Si l'on considère que l'environnement est figé dans le temps c'est à dire le nombre et la répartition des débris restent les mêmes et le satellite évoluant toujours sur la même orbite, alors il y aura 2 collisions en 10 000 ans avec des débris d'une taille supérieure à 10 cm par exemple.

On comprend bien que la probabilité de collision dépend à la fois du flux de particules qui est fonction de l'altitude, de la surface du véhicule et de la durée passée en orbite.

 

RISQUES AU SOL

Lors des rentrées atmosphériques, les objets traversent les couches de l'atmosphère. Durant cette traversée, les matériaux chauffent intensément et une grande partie est "sublimée"....... mais il reste parfois des éléments qui résistent à la rentrée du fait de leur forme et la nature des matériaux les composant (acier, titane, composite...). La survie à la rentrée est plus importante pour les grandes structures comme les réservoirs ou des capacités .

Il existe deux types de rentrée atmosphérique : rentrée contrôlée et la rentrée naturelle.

Rentrée contrôlée

Dans ce cas, l'homme guide la rentrée de l'objet grâce à des moteurs vers une zone inhabitée de son choix comme l'océan.

Cela a été le cas, par exemple, avec la rentrée contrôlée du satellite ASTRA 1-K réalisée par le CNES en décembre 2002 suite à un échec au lancement.

Un autre cas bien connu est la rentrée de Mir qui a eu lieu en mars 2001 dans le Pacifique Sud. La masse de Mir en orbite était de l'ordre de 140 tonnes en orbite et au final 30 tonnes de débris sont retombés dans l'Océan Pacifique.

Les risques de blesser ou tuer quelqu'un au sol sont extrêmement faibles.

Rentrée naturelle

Dans le cas d'une rentrée non guidée par l'homme, il est difficile de prévoir longtemps à l'avance la zone où tous les débris de l'objet rentrant vont retomber :

Mais il faut se rappeler que 70% de la surface de la Terre sont des océans, par conséquent, le risque de faire une victime à la rentrée est faible. Par ailleurs, il s'agit de relativiser ce risque puisqu'à ce jour plus de 20000 objets (>10cm) environ sont rentrés sur Terre sans jamais faire de victime.

Des exemples d'objets ayant survécu à la rentrée sont disponibles sur le site de CORDS . Un réservoir d'hélium haute pression d'Ariane V13 lancé en mai 1985 est retombé en mars 2002 en Ouganda.

Le risque lié à la retombée d'objets créés par l'homme est plus faible que le risque lié aux rentrées de météorites qui est connu comme étant faible.

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