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Nos vies deviennent de plus en plus dépendantes des technologies spatiales. Nous utilisons les satellites pour la météorologie, les communications, la navigation et l'observation des zones sinistrées. Selon l'Agence spatiale européenne (ESA), environ 40 % des applications mobiles modernes reposent sur les technologies satellitaires et spatiales. Cependant, cette infrastructure est en danger.
95% de tous les objets en orbite terrestre basse, c'est-à-dire à des altitudes comprises entre 200 et 2000 kilomètres, sont défectueux et ne sont plus contrôlables. Il s'agit de débris spatiaux, tels que des étages de fusée largués, des panneaux solaires (y compris ceux des satellites), des outils, des éclats de peinture et des particules de combustible solide. Ces débris représentent un risque pour les satellites en activité et pour les futures missions spatiales et leurs équipages. Même la Station spatiale internationale a dû, à plusieurs reprises, effectuer des manœuvres pour éviter les débris spatiaux.
Constellations de mini-satellites
La situation devient plus urgente en raison des nouveaux satellites qui continuent d'être placés en orbite. Alors que seulement 50 engins spatiaux étaient envoyés en orbite chaque année entre 2009 et 2012, 800 sont prévus pour l'année en cours, et la tendance est à la hausse. À l'avenir, la plupart des nouveaux arrivants dans l'espace seront des nanosatellites, faisant partie de constellations de réseaux. Par exemple, la société OneWeb a commencé à construire une constellation d'environ 650 mini-satellites en 2019. Leur objectif est de permettre l'accès à internet même dans les endroits les plus reculés de la Terre. Des projets comme celui-ci, ainsi que le domaine émergent du tourisme spatial, nécessitent l'élimination des débris spatiaux.
Avec plus de 34 000 objets de fabrication humaine actuellement enregistrés dont le diamètre dépasse dix centimètres, nous avons atteint un point critique. Si l'humanité ne fait rien, on estime que 140 000 objets s'accumuleront en orbite d'ici 2065. En effet, la collision de deux objets crée un champ de débris avec une multitude de pièces. Il y a un risque de réaction en chaîne dangereuse.
Première mission d'enlèvement de débris par l'ESA
Aujourd'hui, un "satellite d'élimination" suisse s'apprête à effectuer le travail révolutionnaire consistant à retirer un débris pour la première fois. Prévue pour 2025, la mission ClearSpace One, dirigée par la startup du même nom, capturera l'étage supérieur VESPA (VEga Secondary Payload Adapter) mis au rebut par une fusée lancée en 2013 et le guidera dans l'atmosphère terrestre.
Le prototype de ce nettoyeur spatial utilisera un "chaser" composé de quatre bras robotiques pour saisir et déplacer l'étage supérieur désaffecté à une altitude de 720 kilomètres. Douze moteurs maxon actionnent les bras en forme de tentacules de ClearSpace One. Ensuite, l'étage de la fusée capturé sera positionné de manière à pouvoir être décéléré hors de l'orbite. Cette procédure utilisera des moteurs à réaction sur plusieurs côtés. Lors d'une rentrée contrôlée, le VESPA et le ClearSpace One brûleront dans l'atmosphère - la plus grande "usine d'incinération" jamais réalisée.
L'idée est que les futurs satellites d'élimination répètent cette procédure aussi souvent que possible. Ils emporteront également des objets plus lourds en orbite terrestre basse afin de libérer de l'espace pour des opérations spatiales ultérieures.
Les chercheurs du Centre spatial de l'EPFL, en Suisse, travaillent sur les systèmes de capture des débris spatiaux depuis 2010. Les connaissances en ingénierie qu'ils ont acquises au fil des ans ont servi au développement de ClearSpace One. En 2017, le projet a été filialisé, ce qui a donné lieu à la fondation de ClearSpace SA, qui a commencé ses activités dans le laboratoire maxon de l'EPFL. Comme l'a observé Luc Piguet, CEO et cofondateur de ClearSpace SA, "le maxon lab est une plaque tournante pour le transfert de technologie, ce qui le rend idéal pour les startups." L'équipe croissante de ClearSpace a été renforcée par des consultants spécialisés provenant d'agences spatiales de premier plan et d'entreprises ayant une expérience des missions. Le conseil consultatif comprend des personnalités telles que Jean-Jacques Dordain, ancien directeur général de l'ESA, et l'astronaute suisse Claude Nicollier.
Il est remarquable pour une startup de se voir confier la responsabilité d'un projet de 100 millions d'euros. En 2019, ClearSpace l'a emporté à elle seule face à Airbus, Thales Alenia Space (France) et Avio (Italie). Luc Piguet a déclaré : "Bien que nous ayons une grande confiance dans la candidature que nous avons soumise, nous avons été surpris d'être autorisés à prendre seuls la tête d'un consortium de projet." Il reste cependant pragmatique : "Nous avons pris en compte les considérations économiques dès le départ." Les coûts induits par chaque désorbitation doivent être aussi bas que possible. Cette idée a séduit l'ESA. Piquet a ajouté avec un sourire modeste : "Nous assumons une grande responsabilité."
Programme ADRIOS
La mission ClearSpace One fait partie du programme de sécurité spatiale ADRIOS (Active Debris Removal / In-Orbit Servicing) de l'ESA. Son objectif est de commencer à retirer les débris spatiaux potentiellement dangereux. On espère que cela ouvrira la voie à d'autres missions qui contribueront au développement responsable de l'espace. Huit États membres de l'ESA, dont la Suisse, fournissent 86 millions d'euros pour ce projet. Les 14,2 millions d'euros restants proviennent de sponsors.
Une animation 3D de tous les débris en orbite autour de la Terre peut être visualisée à l'adresse suivante : stuffin.space
Auteur : Luca Meister
