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Comment les astéroïdes, la météorologie spatiale et les débris spatiaux sont-ils détectés avant qu’ils ne touchent la Terre?

L’idée de menaces sur la Terre provenant de l’espace extra-atmosphérique ressemble à de la science-fiction, mais à un certain niveau, notre planète a toujours été vulnérable à elles – pensez à l’astéroïde géant qui anéanti les dinosaures Il y a 65 millions d’années.

Heureusement, de tels événements sont extrêmement rares; mais d’autres phénomènes naturels, tels que les tempêtes solaires, peuvent frapper de l’espace beaucoup plus fréquemment. Ceux-ci ont peu d’effet direct sur les êtres vivants, mais ils peuvent faire des ravages sur les systèmes électroniques dont nous dépendons de plus en plus, en particulier les technologies satellitaires.

Pour aggraver les choses, la prolifération de satellites fabriqués par l’homme a créé un danger spatial qui lui est propre, car les charges de débris en orbite ont le potentiel de détruire d’autres satellites.

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La Terre est la cible de nombreux dangers spatiaux, notamment la météorologie spatiale, les astéroïdes et les débris spatiaux. (Crédit d’image: Shutterstock)

Aux États-Unis, lutter contre ces menaces relève de la responsabilité de plusieurs organisations: la NASA et la Force spatiale américaine traque les débris spatiaux; les L’administration nationale des océans et de l’atmosphère surveiller la «météo spatiale» et la NASA Bureau de coordination de la défense planétaire coordonne la recherche d’astéroïdes potentiellement dangereux et d’autres objets géocroiseurs (NEO).

En revanche, l’Agence spatiale européenne (ESA) a rassemblé toutes ces activités sous l’égide de son Conscience de la situation spatiale programme. Mis en place en 2009, ce programme est divisé en trois segments couvrant les débris spatiaux, la météorologie spatiale et les objets géocroiseurs.

Le problème des débris spatiaux

Les satellites dont les humains dépendent pour la communication, la navigation et la surveillance de l’environnement sont de plus en plus menacés par tous les déchets qui sont en orbite avec eux. Ces déchets comprennent les satellites abandonnés et les étages de fusée utilisés pour les lancer, mais si c’était là l’ampleur du problème, il y aurait un nombre gérable d’objets à suivre. Malheureusement, ces objets ont tendance à se multiplier, en partie à cause des explosions causées par le carburant résiduel et en partie à cause des collisions. Le résultat? Des milliers de fragments plus petits présentent au moins autant de risques que l’objet d’origine, en raison de leur vitesse élevée et du fait qu’ils se déplacent tous sur des orbites légèrement différentes. (Cela est dû aux vitesses aléatoires supplémentaires conférées par l’explosion.)

Des engins spatiaux et des satellites en orbite défectueux et mis hors service peuvent constituer un danger pour les futures missions spatiales. (Crédit d’image: Agence spatiale européenne (ESA))

Les satellites de travail sont équipés de propulseurs de manœuvre, de sorte qu’ils peuvent être déplacés sur une orbite différente si un débris spatial est connu pour se diriger vers eux. Mais avec des dizaines de milliers d’objets suffisamment grands pour causer de graves problèmes en orbite – allant de 0,4 pouce (un centimètre) à 80 pieds (25 mètres) ou plus – il n’est pas facile de les suivre tous.

Pourtant, c’est exactement ce que le Segment de surveillance et de suivi de l’espace du programme Space Situational Awareness de l’ESA. Il utilise un réseau de télescopes, de radars et de stations de télémétrie laser pour détecter et suivre des objets, puis traite les données résultantes au contrôle de mission de l’ESA à Darmstadt, en Allemagne. Le contrôle de mission émettra alors une alerte si une action évasive est jugée nécessaire.

Ce système fonctionne bien pour le moment, mais ce ne sera pas toujours le cas, a rapporté la BBC. Le nombre de nouveaux satellites lancés est plus élevé qu’il ne l’a jamais été, selon la BBC, tandis que le nombre d’objets fragmentaires augmente en raison des collisions en cours. Le souci est que la quantité de débris spatiaux pourrait atteindre un point de basculement au-delà duquel il y a une cascade continue de collisions auto-génératrices. Connu comme le Syndrome de Kessler, cela rendrait certaines orbites inutilisables si elle continuait sans contrôle.

Comment ça fonctionne

Fonctionnement numéro 149

(Crédit d’image: Future)

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Pour cette raison, l’ESA envisage des méthodes d’élimination active des débris spatiaux. Sa mission ClearSpace-1, dont le lancement est prévu en 2025, sera la première au monde à retirer un morceau de débris spatiaux de l’orbite, si tout se passe comme prévu.

ClearSpace-1 ciblera un morceau spécifique de débris spatial – un 220 lb. (100 kilogrammes) adaptateur de charge utile appelé Vespa que l’ESA a utilisé en 2013 pour déployer un satellite. Après le rendez-vous avec Vespa, ClearSpace-1 l’attrapera avec des bras robotiques, puis tirera sa fusée pour sortir de son orbite. Le plan est que ClearSpace-1 et Vespa brûleront à leur retour dans l’atmosphère terrestre.

Bien qu’il existe des milliers de débris spatiaux, la menace la plus sérieuse provient des objets les plus gros. Lors du Congrès international d’astronautique d’octobre 2020, Darren McKnight de la société Centauri a présenté une liste des 50 objets de débris «statistiquement les plus préoccupants», qui a également été rapportée dans la revue Acta Astronautica. Ceux-ci ont été classés non seulement en fonction de leur taille, mais également en fonction de la persistance de leurs orbites et de leur probabilité de collision avec un autre objet. Plus de 75% des 50 premiers sont consacrés à des étapes de lancement qui restent en orbite, tandis que 80% ont été lancées au siècle dernier, avant que les agences spatiales ne commencent à prendre des mesures spécifiques pour limiter les débris orbitaux. L’ESA a l’honneur douteux d’avoir le satellite le mieux classé sur la liste – le satellite de surveillance environnementale Envisat, aujourd’hui disparu, lancé en 2002.

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Envisat est maintenant une jonque spatiale de huit tonnes en orbite autour de la Terre. (Crédit d’image: Agence spatiale européenne (ESA))

Quand la météo spatiale devient mortelle

En ce qui concerne la Terre, la principale source de météorologie spatiale est le soleil, selon l’ESA. Événements météorologiques spatiaux tels que éruptions solaires et éjections de masse coronale (CME) se produisent depuis des temps immémoriaux, mais ce n’est que dans le monde moderne qu’ils sont devenus un danger important. Tant que les gens restaient au niveau du sol et ne comptaient pas sur les systèmes électroniques pour la navigation et la communication, ou sur le réseau électrique pour l’électricité, ils pouvaient rester parfaitement inconscients de l’activité solaire. Mais dans le monde d’aujourd’hui, ce n’est plus une option.

Effets indésirables de la météorologie spatiale sont particulièrement apparentes dans l’environnement spatial lui-même, où le rayonnement à haute énergie peut dégrader les panneaux solaires d’un satellite et endommager les systèmes électroniques, en particulier lors de violentes tempêtes solaires. Cela a des conséquences pour la télévision par satellite et les services à large bande, ainsi que pour les navires et les aéronefs qui dépendent des satellites pour la navigation.

Mais le rayonnement solaire à haute énergie peut également présenter un danger pour les personnes sur Terre, comme les membres d’équipage des compagnies aériennes, dont la santé peut être mise en danger s’ils passent beaucoup de temps à haute altitude, tandis que de violentes tempêtes solaires peuvent perturber les communications radio et l’alimentation électrique. la grille.

Les tempêtes solaires peuvent assommer les satellites, interrompre les communications et constituer une menace pour les astronautes. (Crédit d’image: Agence spatiale européenne (ESA))

Cela signifie que quelqu’un doit garder un œil sur les caprices en constante évolution de la météo spatiale, tout comme les météorologues le font avec le temps ordinaire. Les météorologues spatiaux travaillent de la même manière que leurs homologues terrestres, combinant des données provenant de diverses sources – à la fois au sol et dans l’espace – avec des modèles informatiques pour déterminer ce qui est susceptible de se produire. Cependant, contrairement aux prévisions terrestres destinées au grand public, les prévisions météorologiques spatiales ciblent les secteurs d’activité les plus susceptibles d’être touchés. ESA Réseau météorologique spatial, par exemple, fournit des services sur mesure à une variété d’industries, allant des compagnies aériennes et des systèmes de distribution d’énergie aux opérateurs d’engins spatiaux et aux agences de tourisme aurorales.

Comme pour la mission ClearSpace-1 dans le domaine des débris spatiaux, le segment de la météorologie spatiale de l’ESA prévoit une première mondiale. Bien que de nombreux satellites exploités par l’ESA, la NASA et d’autres agences aident à surveiller la météorologie spatiale, ces satellites accomplissent également d’autres tâches. En revanche, l’ESA Vaisseau spatial Lagrange sera le premier à se concentrer uniquement sur la météorologie spatiale. A cet effet, il sera positionné «latéralement» par rapport à l’axe Terre-Soleil, à égale distance des deux, pour lui donner la meilleure vision possible des tempêtes solaires se dirigeant vers notre planète.

Esquiver les astéroïdes à proximité

En surveillant la météorologie spatiale, nous pouvons atténuer les effets des tempêtes solaires et du rayonnement. (Crédit d’image: Agence spatiale européenne (ESA))

Leur nom est légèrement trompeur car les objets géocroiseurs ne sont pas toujours près de la Terre – ils peuvent être à des centaines de millions de kilomètres de l’autre côté du soleil, selon 45secondes.fr. Mais ils se déplacent le long d’orbites qui traversent l’orbite de la Terre, ou s’en rapprochent, ce qui augmente le risque d’une future collision. Cela ne signifie pas nécessairement un désastre, car de nombreux objets géocroiseurs sont si petits qu’ils brûleront lorsqu’ils entreront dans l’atmosphère. Les télescopes peuvent généralement détecter les astéroïdes ou les comètes suffisamment gros pour infliger de graves dommages lorsqu’ils sont encore loin de l’impact. C’est là que le Segment NEO du programme Space Situational Awareness de l’ESA entre en jeu.

Le segment des objets géocroiseurs est composé d’un certain nombre de composants, y compris un réseau européen d’observateurs – à la fois professionnels et bénévoles – pour déterminer la position actuelle des objets géocroiseurs. Ces observations alimentent ensuite une équipe d’analyse centrale qui prédit les orbites futures, évalue le risque de collision et, si nécessaire, émet des avertissements aux autorités civiles si le point d’impact prévu se situe en Europe. Sur une note plus optimiste, l’ESA étudie également des moyens de dévier un NEO entrant avant qu’il ne touche la Terre.

Ressources supplémentaires:

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