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La sécurité dans l'espace n'est pas un accident

Alors que la quantité de débris dans l'espace ne cesse d'augmenter, la probabilité de collision augmente également. Des chercheurs financés par l'UE ont simulé des scénarios de collision avec différentes conditions initiales pour identifier quels paramètres d'orbite présentaient le plus grand effet sur la probabilité de collision.
La sécurité dans l'espace n'est pas un accident
Selon les estimations, il y aurait plus de 500 000 objets de plus de 1 cm et plus de 10 millions d'objets de plus de 1 mm autour de la Terre. Les objets de cette taille ne peuvent pas être arrêtés par des boucliers de la Station spatiale internationale (ISS) et peuvent interférer avec les opérations des engins spatiaux en vol.

Les petits débris ne peuvent toutefois pas être suivis avec la technologie radar actuelle. Même si les nouvelles technologies de radar permettaient de les détecter, la quantité de données pour toutes les particules susceptibles de causer une collision empêcherait une étude pièce par pièce de l'évolution de leur orbite.

Des chercheurs travaillant sur le projet SPACEDEBECM (Space debris evolution, collision risk, and mitigation), financé par l'UE, ont proposé une approche différente basée sur la définition de la densité des fragments. Cette formulation du problème a permis l'adoption de méthodes analytiques pour l'étude de l'évolution à long terme des débris spatiaux.

Un modèle de toute la population de débris spatiaux dans différentes régions orbitales a été développé pour décrire l'évolution de la densité. Des techniques d'algèbre différentielle ont été utilisées pour décrire la densité et les techniques semi-analytiques, ont été implémentées dans l'outil PlanODyn et ont été utilisées pour calculer l'évolution de l'orbite à long terme.

Le nouveau modèle traitant les fragments comme du fluide capte le mouvement d'un grand nombre de petits débris bien plus rapidement qu'avec les méthodes traditionnelles. Les chercheurs ont utilisé les cartes de densité produites pour identifier les orbites «de descente» et pour évaluer le risque de collision pour les engins spatiaux en orbite autour de la Terre.

Ces travaux ont montré qu'un nuage de petits débris généré par l'éclatement d'un engin spatial en orbite augmente le risque pour un autre engin spatial à proximité. En particulier, les débris du Defense Meteorological Satellite Program Flight 13 (DMSP-F13), qui a éclaté le 3 février 2015, pourraient heurter des satellites dans des orbites polaires et héliosynchrones.

Le modèle de densité a également été utilisé pour décrire le déploiement, l'évolution et les performances de grandes constellations de CubeSats, une tendance émergente pour les applications spatiales. Les chercheurs ont analysé différentes options pour nettoyer les orbites des points de libration et les orbites hautement elliptiques où des futures missions sont prévues.

L'espace entourant la Terre est fortement peuplé par un nombre croissant de débris dont la plupart ont été générés par l'éclatement d'engins spatiaux opérationnels ou abandonnés. Le projet SPACEDEBECM a donné des informations plus détaillées sur la dynamique des petits fragments de débris et leur contribution au risque de collision dans l'espace.

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Mots-clés

Sécurité dans l'espace, débris dans l'espace, orbite, technologie radar, SPACEDEBECM, risque de collision