L'Europe et le Japon sont les pionniers de l'enlèvement des débris en orbite
L'élimination, le contrôle ou la neutralisation dans l'espace extra-atmosphérique des quantités considérables de fragments et de débris produits par les lancements spatiaux qui se succèdent à un rythme accéléré depuis 1957 est une nécessité absolue si l'on veut préserver la pérennité de la vie et de l'économie mondiale.
Le dernier rapport de l'Agence spatiale européenne (ESA) sur les débris spatiaux, daté de juin 2023, indique que ses radars et télescopes repèrent 35 150 débris qui se déplacent sans contrôle autour de la planète Terre à une vitesse d'environ 28 000 kilomètres par heure. Mais les estimations du réseau de surveillance de l'espace de l'ESA indiquent qu'il y a 36 500 objets de plus de 10 centimètres, un million entre 1 et 10 centimètres et 130 millions de moins de 1 centimètre.
Les communautés de scientifiques et d'ingénieurs associées aux agences spatiales du monde entier alertent depuis des années les sociétés de services de lancement, les opérateurs de satellites et les gouvernements sur la nécessité d'établir des normes pour prévenir la prolifération des débris et sur l'urgence d'éliminer les fragments et les débris de fusées et de satellites qui se trouvent déjà dans l'espace extra-atmosphérique.
En priorité, il est impératif de balayer l'orbite basse saturée de la planète bleue, c'est-à-dire celle qui se situe jusqu'à 2 000 kilomètres d'altitude. Il faut se mettre au travail, car "pour avoir un développement durable sur Terre, il faut assurer une utilisation durable de l'espace", crie l'entrepreneur japonais Mitsunobu Okada, 51 ans, qui, avec sa société Astroscale, fondée en 2013, s'est engagé à éliminer les objets critiques et inutiles en orbite.
Mais atteindre l'objectif souhaité est facile à dire et très difficile à réaliser. Se débarrasser des débris qui sont déjà là est une tâche herculéenne qui nécessite d'énormes investissements pour développer les technologies qui devraient fournir les solutions optimales. L'ESA et l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), les organisations les plus impliquées dans la résolution de ce problème, ouvrent la voie.
Attraper, désorbiter et brûler
Les deux agences ont commencé par le plus simple, du moins en apparence. La JAXA et l'ESA ont toutes deux lancé des projets visant à éliminer les grandes structures inutilisables qui, pour diverses raisons, sont restées en place sur la planète. La mission principale est la mission japonaise ADRAS-J, qui signifie Active Debris Removal by Astroscale Japan (élimination active des débris à l'échelle du Japon).
Cette mission vise à désorbiter et à détruire sans débris le deuxième étage de propulsion du lanceur japonais H-IIA, une structure de 3 tonnes, 11 mètres de long et 4 mètres de diamètre qui erre de manière incontrôlée à quelque 600 kilomètres autour de la Terre.
Il est dans cet état depuis le 23 janvier 2009, date à laquelle il a mis en orbite la sonde spatiale Ibuki 1, fabriquée par Mitsubishi Electric et destinée à mesurer la quantité de dioxyde de carbone et de méthane qui s'accumule sur notre planète. Après avoir accompli sa mission, l'étage final de la sonde H-IIA est resté bloqué en orbite et n'a pas réintégré le champ gravitationnel de la Terre, ce qui l'aurait complètement détruit lors de son frottement avec les couches supérieures de l'atmosphère.
La JAXA a relevé le défi de retirer ce qui reste dans l'espace du lanceur H-IIA en deux étapes. Dans un premier temps, le petit satellite ADRAS-J de 150 kilogrammes a été positionné à plusieurs centaines de mètres de la fusée et inspecté sous tous les angles possibles. La tâche n'est pas aisée car "les débris en orbite basse se déplacent à environ 8 kilomètres par seconde, soit dix fois plus vite qu'une balle", rappelle-t-il.
C'est ce qu'il fait depuis la mi-avril, après s'en être progressivement approché depuis sa mise en orbite le 18 février. La tâche d'ADRAS-J ayant été menée à bien, la JAXA a confié à Astroscale la seconde et dernière mission : désorbiter l'énorme structure H-IIA, ce qui devrait se faire en 2025 avec un second satellite, l'ADRAS-J2. Doté d'un bras robotisé, il attrapera et propulsera ce qu'il reste de la fusée dans la haute atmosphère et son frottement à grande vitesse provoquera sa combustion complète.
La mission européenne de nettoyage est prévue pour 2026
L'ESA s'est également engagée à tester des technologies permettant d'éliminer les débris de l'espace. Cette initiative, baptisée ClearSpace-1, a pour objectif de capturer et de désorbiter le petit satellite européen Proba 1, d'un poids de 94 kilogrammes, situé à une altitude d'environ 550 kilomètres. La tâche n'est pas aisée, car "les débris en orbite basse se déplacent à environ 8 kilomètres par seconde, soit dix fois plus vite qu'une balle", explique Josef Aschbacher, directeur général de l'ESA.
Fabriqué par un consortium dirigé par la société allemande OHB, la mission de démonstration devrait décoller en 2026, à une date qui n'a pas encore été annoncée. ClearSpace-1 est la deuxième tentative de l'ESA, qui a essayé de développer le satellite e.Deorbit de 1 600 kilogrammes au cours de la dernière décennie, mais l'a annulée.
À ce jour, les États-Unis n'ont effectué qu'un seul essai de désorbitation des débris spatiaux. Le laboratoire de recherche de l'armée de l'air a lancé le microsatellite expérimental XSS-10 le 29 janvier 2003.
Pesant 31 kilos et équipé de minuscules caméras à haute résolution, il avait pour mission d'inspecter le deuxième étage de propulsion d'une fusée Boeing Delta II, qui était hors de contrôle sur une orbite à 800 kilomètres d'altitude. À notre connaissance, aucune autre mission de ce type n'a jamais été effectuée par la NASA ou l'US Space Force.
Le nombre de lancements dans l'espace augmente rapidement. En 2023, 222 lancements orbitaux ont été effectués, dont 98 par SpaceX d'Elon Musk pour positionner sa constellation de satellites Starlink, qui compte 2,7 millions de clients dans 75 pays, selon l'entreprise. Au 3 mai 2024, 6 327 engins Starlink resteront en orbite, mais Elon Musk souhaite en déployer près de 12 000 au total. Trouver des solutions aux débris spatiaux et à la saturation des objets en orbite nécessite un effort de coopération internationale.