Il est facile de comparer le problème des déchets spatiaux au changement climatique. Les activités humaines laissent trop de satellites morts et de fragments de machines rejetés en orbite terrestre. Si rien n’est fait, les déchets spatiaux pourraient poser des problèmes importants aux générations futures – rendant l’accès à l’espace de plus en plus difficile, ou au pire, impossible.
Pourtant, les deux peuvent être liés. L’atmosphère de notre planète tire naturellement les débris en orbite vers le bas et les incinère dans la basse atmosphère plus épaisse, mais l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone abaisse la densité de la haute atmosphère, ce qui peut diminuer cet effet. Une étude présentée le mois dernier à la Conférence européenne sur les débris spatiaux indique que le problème a été sous-estimé et que la quantité de déchets spatiaux en orbite pourrait, dans le pire des cas, être multipliée par 50 d’ici 2100.
«Les chiffres nous ont surpris», a déclaré Hugh Lewis, expert en débris spatiaux de l’Université de Southampton en Angleterre et co-auteur de l’article, qui sera soumis à un examen par les pairs dans les mois à venir. «Il y a une véritable raison de s’alarmer.»
Notre atmosphère est un allié utile pour nettoyer les débris spatiaux. Les collisions avec ses molécules provoquent une traînée, ramenant les objets dans l’atmosphère. À moins de 300 milles au-dessus de la surface, la plupart des objets se désintègrent naturellement dans la basse atmosphère plus épaisse et brûlent en moins de 10 ans.
Dans la basse atmosphère, les molécules de dioxyde de carbone peuvent relâcher le rayonnement infrarouge après l’avoir absorbé du soleil, qui est alors piégé par l’atmosphère épaisse sous forme de chaleur. Mais au-dessus de 60 miles où l’atmosphère est plus mince, le contraire est vrai. «Il n’y a rien pour retrouver cette énergie», a déclaré Matthew Brown, également de l’Université de Southampton et auteur principal de l’article. «Alors ça se perd dans l’espace.»
La fuite de chaleur fait diminuer le volume de l’atmosphère, et donc sa densité. Depuis 2000, M. Brown et son équipe affirment que l’atmosphère à 250 miles a perdu 21% de sa densité en raison de l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone. D’ici 2100, si les niveaux de dioxyde de carbone doublent leurs niveaux actuels – conformément à l’évaluation du pire des cas par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat – ce nombre pourrait atteindre 80%.
Pour les déchets spatiaux, les implications sont frappantes. Plus de 2 500 objets de plus de quatre pouces gravitent actuellement à une altitude de 250 miles ou en dessous. Dans le pire des cas, une durée de vie orbitale accrue allant jusqu’à 40 ans signifierait que moins d’objets sont entraînés dans la basse atmosphère. Les objets à cette altitude proliféreraient de 50 fois à environ 125 000.
Même dans le meilleur des cas, où les niveaux de dioxyde de carbone se stabilisent ou même s’inversent, la quantité de déchets spatiaux devrait encore doubler. M. Brown pense qu’un résultat plus probable se situe quelque part entre les deux, peut-être 10 ou 20 fois plus.
La recherche est «un travail très important», a déclaré John Emmert, un scientifique atmosphérique au US Naval Research Laboratory à Washington, DC, qui a étudié la perte de densité atmosphérique. Cependant, le Dr Emmert dit que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre la gravité du problème – avec l’impact du cycle solaire du soleil également connu pour être un facteur majeur dans les changements de densité atmosphérique.
Les résultats peuvent également poser des défis aux régulateurs et aux opérateurs de satellites, en particulier SpaceX, Amazon et d’autres entreprises qui cherchent à construire des mégaconstellations de milliers de satellites pour transmettre le service Internet au sol à partir d’une orbite terrestre basse.
Le mois dernier, par exemple, la Federal Communications Commission des États-Unis a approuvé une demande de SpaceX visant à réduire les orbites de près de 3000 satellites dans sa constellation Starlink, estimant que la traînée atmosphérique balayerait naturellement les satellites morts et les débris dans un laps de temps raisonnable.
Les recherches menées par M. Brown et son équipe suggèrent que cette hypothèse peut être erronée.
Un porte-parole de la FCC a déclaré que la plupart de ses candidats utilisaient actuellement le logiciel d’évaluation des débris de la NASA pour prédire la durée de vie des satellites en orbite terrestre basse. «Nous ne savons pas pour le moment s’il existe des plans pour modifier ce programme pour faire face aux changements de composition atmosphérique prévus dans le document», a-t-il déclaré. «La FCC révise périodiquement ses règles et réglementations et les met à jour en fonction de l’évolution du marché et des connaissances scientifiques.»
SpaceX n’a pas répondu à une demande de commentaire.
Le Dr Lewis a dit qu’il soupçonnait qu’une partie de la modélisation, cependant, repose sur des données obsolètes, et qu’il fallait faire davantage pour retirer activement les satellites et les débris de l’orbite plutôt que de se fier à l’effet atmosphérique passif. «Les opérateurs doivent faire de cet aspect de la mission une priorité», a-t-il déclaré.
Même une augmentation modérée de la durée de vie des grandes constellations pourrait poser des problèmes importants. «Si le vaisseau spatial de SpaceX rentre passivement dans 10 ou 15 ans, diriez-vous que c’est assez bien?» Dit le Dr Lewis. «Étant donné qu’il s’agit d’une grande constellation, beaucoup de gens diraient probablement que non.»
