L’inévitable élimination active des débris spatiaux (La Revue de l'ARC - AUTOMNE 2014 - Volume 3, Numéro 4)

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Par le major Nathan Arleigh Burgess, M.A.

Le succès en salle de Gravité, mettant en vedette Sandra Bullock et George Clooney, a donné au grand public un excellent aperçu d’un problème très sérieux qui va s’aggravant dans l’espace : l’accumulation de dangereux débris spatiaux dans l’orbite terrestre. Le film illustre l’effet destructeur que peuvent avoir sur un astronef des débris spatiaux qui se déplacent à toute vitesse, effet rendu plus effroyable encore quand l’astronef est occupé par des astronautes. Certains se demanderont si le film n’a pas exagéré le sérieux de la situation. En vérité, le point critique a été dépassé pour ce qui est des débris spatiaux présents dans l’orbite terrestre, aussi faut-il se mettre activement à les éliminer si l’on veut continuer d’utiliser les orbites de la planète.

Les débris spatiaux sont des « objets artificiels ne servant plus et se trouvant dans l’espace[1]. » [Traduction] Les débris spatiaux ont commencé à s’accumuler quand l’humain a entrepris d’aller dans l’espace, à la fin des années 1950. « Ces objets (c.-à-d. les débris spatiaux) comprennent des astronefs non opérationnels, des étages de véhicule de lancement abandonnés, des débris de mission ainsi que des débris de fragmentation[2]. » [Traduction] Les débris de mission, qui sont créés pendant le processus de lancement comprennent des couvercles de capteur et de moteur, des courroies, des ressorts et des poids d’arrêt de rotation yo-yo[3]. » [Traduction] Les débris de fragmentation comprennent des morceaux de corps de fusée et d’aéronefs qui ont été produits à la suite d’explosions ou de collisions[4]. Le gros de la population de débris spatiaux est formé de débris de fragmentation. « Selon la NASA (National Aeronautics and Space Administration), les débris spatiaux actuels comptent 42 pour 100 de débris de fragmentation (principalement produits par le morcellement des satellites), 22 pour 100 d’astronefs non fonctionnels, 19 pour 100 de débris de mission et 17 pour 100 de corps de fusées[5]. » [Traduction]

Les débris spatiaux sont de tailles variées, allant d’un diamètre inférieur à 1 centimètre (cm) à celui d’un vieil astronef complet[6]. L’effet des débris de moins de 1 cm de diamètre est ordinairement atténué grâce au blindage et à l’orientation[7]. En conséquence des formidables vitesses d’impact, qui peuvent atteindre 15 kilomètres à la seconde (km/s) en orbite basse terrestre (low Earth orbit (LEO)), des débris spatiaux de 1 cm de diamètre peuvent endommager, voire détruire, un satellite, et des débris d’un diamètre de 10 cm ou plus ont toutes les chances d’avoir un effet catastrophique sur un astronef[8]. Par surcroît :

[…] les débris d’un diamètre pas plus grand que 10 cm ont l’énergie cinétique d’un camion de 35 000 kilogrammes (kg) se déplaçant à une vitesse pouvant atteindre 190 kilomètres à l’heure (km/h). Bien que les objets se déplacent moins vite en orbite géostationnaire (GEO pour « geostationary orbit ») terrestre », ils ont quand même, à cette altitude, la vitesse d’un projectile d’arme à feu, soit environ 1 800 km/h. Il n’y a pas de moyen de vraiment protéger un satellite contre pareille force destructrice[9]. [Traduction]

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Les débris de 10 cm de diamètre ou plus font présentement l’objet d’une surveillance spatiale, mais les petits débris de 1 cm à 10 cm ne sont pas suivis et représentent donc pour les astronefs une menace indétectable. À l’heure actuelle, on estime qu’au moins 21 000 débris spatiaux d’au moins 10 cm de diamètre sont surveillés. Il faut ajouter à ce nombre quelque 600 000 débris de 1 à 10 cm et 100 000 000 débris de 0,1 cm à 1 cm en orbite terrestre[10]. Les débris peuvent subsister quelques jours ou indéfiniment, selon des facteurs gravitationnels et non gravitationnels comme l’activité solaire, l’altitude et la traînée atmosphérique correspondante[11]. À faible altitude, les débris finissent par être repris par l’atmosphère terrestre où, dans la plupart des cas, ils se consument au moment d’y rentrer. Jusqu’à une altitude de 200 km, les débris d’un diamètre de 10 cm ne persistent que quelques jours, tandis qu’à des altitudes de 200 km à 600 km, ces mêmes débris peuvent durer des années. La persistance des débris, au-delà de 600 km d’altitude, peut atteindre des centaines d’années et, au-dessus de 36 000 km (geostationary orbit (GEO)), ils sont éternels[12].

En plus de la persistance des débris, il faut compter avec le syndrome de Kessler, selon lequel des débris spatiaux entrent en collision entre eux ou avec d’autres objets (comme des satellites fonctionnels), ce qui génère davantage de débris spatiaux et augmente ainsi la probabilité d’autres collisions[13]. Il en résulte une multiplication des débris spatiaux. Ensemble, la persistance des débris et le syndrome de Kessler entraînent un dangereux encombrement de la LEO.

La population croissante de débris spatiaux a rehaussé la probabilité de collisions avec des astronefs. À titre d’exemple, la Station spatiale internationale (SSI) a dû exécuter des manœuvres d’évitement pour se soustraire à des collisions catastrophiques avec des débris spatiaux, et ce, en moyenne une fois par année[14]. Il est arrivé qu’une équipe de six personnes reçoive l’ordre d’évacuer la SSI pour se réfugier dans deux vaisseaux russes Soyouz jusqu’à l’extinction de la menace, les débris ayant été repérés trop tard pour permettre la manœuvre d’évitement. « Les six astronautes, deux Américains, trois Russes et un Japonais, ont vécu une demi-heure très tendue avant que le contrôle de mission ne déclare l’alerte terminée[15]. » [Traduction] Des études récentes ont permis de constater que la population de débris spatiaux de la LEO a maintenant atteint une telle densité qu’elle continuera de croître même si on n’y ajoute rien[16].

Cet état de fait a amené la plupart des spécialistes de l’espace, y compris le Comité de coordination interagence sur les débris spatiaux (CCIADS)[17], à juger que l’unique option consiste à intervenir et à prévenir cet effet en cascade, en éliminant des débris spatiaux de la LEO[18], dont certaines zones sont particulièrement polluées. Des études ont déterminé les régions de la LEO où la masse de débris spatiaux est la plus grande et où la probabilité de collision est la plus élevée, soit les strates de 600 km, 800 km et 1000 km. Ces zones sont surtout encombrées de gros débris, comme de vieux corps de fusée et astronefs posant un risque important de collision, chaque collision ayant le pouvoir d’augmenter encore la population de débris[19]. Ces gros objets sont donc logiquement ciblés en vue d’être activement éliminés[20]. Selon les simulations de la NASA, le retrait de deux gros objets (comme un vieux corps de fusée ou un vieil astronef) par année, à partir de 2020, ralentirait de 50 pour 100 l’augmentation des débris. Si cinq objets étaient retirés chaque année de la LEO, le nombre de débris demeurerait le même, ou presque, pendant les deux siècles à venir[21]. Évidemment, si l’on vise en fait à améliorer la situation, il faudra enlever plus de cinq objets par année. Compte tenu du degré d’incertitude et de la probabilité de futures collisions, il serait sage de privilégier la prudence et d’en éliminer plus que cinq[22].

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Ces régions particulièrement polluées de la LEO inquiètent beaucoup l’Aviation royale canadienne (ARC) et les Forces armées canadiennes (FAC). Plusieurs des capacités militaires canadiennes installées dans l’espace sont assurées par des satellites en LEO. Le premier satellite canadien entièrement militaire, par exemple, le Sapphire, est situé dans la LEO. Le Sapphire procure aux FAC et aux forces militaires américaines une connaissance de la situation (CS) dans l’espace en sa qualité de capteur du réseau de surveillance de l’espace des États-Unis. Le Sapphire suit les débris spatiaux et les satellites opérationnels en orbite terrestre. Les données de CS spatiale qu’il fournit soutiennent la responsabilité du Commandement de la défense aérospatiale de l’Amérique du Nord (NORAD) de l’ARC qui consiste à lancer les avertissements aérospatiaux concernant l’Amérique du Nord[23].

Le satellite RADARSAT 2 du Canada, qui propose des capacités de télédétection pour appuyer les FAC, est aussi situé dans la LEO. RADARSAT 2 assure, entre autres, la surveillance de l’Arctique et la détection des navires ainsi que la détection des conditions environnementales à l’appui des opérations canadiennes de sécurité. La Mission de la constellation RADARSAT (MCR), qui fait suite à RADARSAT 2 et dont le lancement est prévu pour 2018, sera également située dans la LEO et fournira la connaissance du domaine maritime, une capacité d’indication de cible terrestre mobile (ICTM) et un système automatisé d’identification (SAI)[24] des navires.

Les FAC recourent aussi à l’imagerie satellitaire pour appuyer les opérations militaires par l’entremise de l’Équipe de soutien du projet spatial conjoint (ESPSC). L’ESPSC alimente les commandants en données de CS par l’intermédiaire de son système non classifié de connaissance de la situation par télédétection. Des satellites d’imagerie commerciaux sont aussi situés dans la LEO[25].

Pour finir, les charges utiles du système de recherche et sauvetage assisté par satellite (SARSAT) canadien sont elles aussi situées dans la LEO. Le système SARSAT peut détecter des balises de détresse en mer, dans des forêts éloignées et dans la région arctique. Les capacités du système SARSAT canadien ont été mises à profit dans le cadre de milliers d’opérations de recherche et de sauvetage depuis 1982 et ont été « essentielles au sauvetage de plus de 24 000 vies dans le monde[26]. » La perte de ces capacités militaires spatiales du fait qu’une région de la LEO soit très polluée serait préjudiciable aux FAC ainsi qu’à la sûreté et la sécurité de la population canadienne.

Maintenant que le nombre de débris a atteint un niveau critique dans la LEO (et que la majorité des experts s’entendent pour dire qu’il faut activement en enlever), les pays ayant une présence dans l’espace et la communauté internationale doivent déterminer comment s’y prendre pour éliminer ces débris de l’espace orbital, qui paiera pour ces opérations et comment ces activités seront règlementées. Plusieurs techniques d’élimination active des débris sont à l’étude; elles vont des systèmes robotiques spatiaux aux systèmes terrestres sans contact[27]. Les systèmes robotiques spatiaux reposent sur l’utilisation d’un véhicule de poursuite, ou de service, qui pourra : 1) procéder à des manœuvres orbitales; 2) se positionner auprès de débris spatiaux; 3) les capturer; et 4) les déposer dans une orbite-cimetière (une orbite de satellites au rebut) ou dans une orbite inférieure en vue de leur rentrée dans l’atmosphère terrestre[28].

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Ce véhicule de poursuite pourrait être conçu selon les technologies classiques d’astronef et de propulsion; certaines études, cependant, s’intéressent à des options de rechange, comme la modification des étages supérieurs des véhicules lanceurs pour qu’ils servent de véhicules de poursuite. Ces étages supérieurs sont ordinairement abandonnés et deviennent des débris pendant le déroulement du lancement, ce qui ajoute ainsi une bonne part de gros débris aux autres objets déjà en orbite terrestre. Modifier les étages supérieurs des véhicules lanceurs de manière à en faire des véhicules de poursuite a l’avantage supplémentaire de freiner la multiplication des débris spatiaux tout en aidant à en réduire le nombre actuel. Cela permettra de soustraire un gros débris après chaque lancement, à un coût inférieur à celui des véhicules traditionnels[29].

Ces étages supérieurs modifiés des véhicules lanceurs pourraient être munis de systèmes de propulsion à laisse électrodynamique (LED) plutôt que de technologies conventionnelles de propulsion. La LED est un long câble conducteur attaché à l’astronef; ce câble « peut faire office de générateur, selon les principes de l’électromagnétique, en convertissant son énergie cinétique en énergie électrique, ou faire office de moteur en convertissant son énergie électrique en énergie cinétique[30]. » [Traduction] Autrement dit, il s’agit d’un système de propulsion sans agent propulseur qui exploite la force de Lorentz, ce qui produit une interaction entre le champ magnétique de la Terre et la laisse conductrice. « Le grand avantage de la LED au chapitre de l’enlèvement des débris spatiaux vient de ce qu’elle ne requiert pas d’agent propulseur. Cela réduit les coûts tout en améliorant la fiabilité de la propulsion et des opérations dans l’espace[31]. »  [Traduction]

Après avoir choisi le bon véhicule de poursuite et le système de propulsion qui convient, il reste à choisir parmi différentes options au chapitre des techniques de capture, qui peuvent se diviser ainsi : par traction, par poussée et sans contact[32]. Les techniques de traction recourent à des articles comme des éperviers et des harpons. Les techniques de poussée tirent parti de bras robotiques munis de mécanismes de pinçage. Quant aux techniques sans contact, elles sont axées sur des technologies comme les faisceaux d’ions, la poussière, le laser, la mousse ou les jets d’air pour exercer une force sur les débris spatiaux.

« L’une des techniques les plus chargées d’espoir en vue du contrôle actif d’un débris lors de sa rentrée dans l’atmosphère ou de son changement d’orbite consiste à y attacher une laisse et à le tirer[33]. » [Traduction] L’utilisation d’une laisse permet des options de capture utiles pour des débris spatiaux, peu importe leur forme, leur attitude ou leur vitesse de rotation. La laisse élimine l’épineux problème de devoir s’amarrer à une cible qui tourne ou se déplace très rapidement. En 2012, l’Agence spatiale européenne (ASE) a étudié l’emploi d’éperviers pour saisir des débris spatiaux[34]. « L’idée est simple : un mécanisme éjecte le filet de son boîtier. Le filet s’ouvre sous l’effet de l’inertie d’un certain nombre de poids situés aux coins et ayant une masse élevée par rapport à celle du filet et sous l’effet de la vitesse radiale[35]. » [Traduction] Les poids situés dans chacun des coins du filet[36] sont éjectés vers l’extérieur à un angle donné (p. ex. 30 degrés) relativement au centre du filet, ce qui en force l’ouverture. Les simulations de l’ASE ont montré que le filet envelopperait passivement le débris, l’assujettissant totalement. « Par contre, bien que les simulations montrent que la fermeture entièrement passive du filet soit probablement suffisante, il est possible d’installer en plus un mécanisme de fermeture simple formé de treuils dans deux des poids des coins et de les relier par un fil[37]. » Une fois la cible prise au filet, le véhicule de poursuite la tirerait jusqu’à l’orbite-cimetière ou la redirigerait vers la Terre pour qu’elle rentre dans l’atmosphère. L’ASE a jugé que les éperviers constituaient « un mécanisme de saisie très prometteur qui pourrait fonctionner […] pour des cibles d’un large éventail de taille, de forme, d’attitude et de vitesse de rotation[38]. »

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Une autre option avec laisse consisterait à utiliser un harpon pour capturer les débris spatiaux. Les harpons présentent plusieurs des avantages de l’épervier, mais ils soulèvent quelques préoccupations, notamment quant à leur capacité de percer la structure externe des satellites, quant à la solidité de leur ancrage une fois à l’intérieur du satellite et quant à la création potentielle d’un supplément de débris résultant d’une fragmentation. Les essais initiaux sont prometteurs et aucune de ces préoccupations initiales ne s’est encore révélée présenter un obstacle[39].

Un inconvénient des techniques de traction vient de ce que le panache du propulseur est orienté vers la laisse et le filet, ce qui ne laisse d’autre choix que d’employer un matériau thermorésistant, comme le Zylon, sur la partie de la laisse qui est exposée au panache. « La défaillance thermique de la laisse de Zylon devrait se produire (lors de la rentrée) à une altitude de 74 km[40]. » [Traduction] Le Zylon est suffisamment solide pour résister au panache du propulseur, mais pas assez pour ne pas être consumé lors de la rentrée dans l’atmosphère; donc il ne pose pas de risque pour les humains.

Les technologies de poussée comprennent l’emploi de bras ou de tentacules robotiques munis à leur extrémité d’un quelconque dispositif de préhension qui saisirait les débris spatiaux[41]. Les techniques de poussée posent, par nature, des difficultés lors des phases de rendez-vous et de capture de la mission, car ces phases exigent beaucoup de précision, particulièrement lorsqu’il s’agit d’un objet culbutant qui se déplace rapidement. Un manque de précision des capteurs pourrait entraîner la fragmentation du débris ou une collision entre le véhicule de poursuite et le débris. Une fois le débris entièrement arrimé, celui-ci et le véhicule de poursuite se propulseraient (l’aspect « poussée » de l’opération) vers une orbite-cimetière ou, si la rentrée est la voie choisie, vers la Terre.

Les techniques de poussée et de traction ont en commun un risque d’explosion des réserves d’énergie des débris[42]. Certains pays, comme la France, ont récemment élaboré des règlements pour garantir la passivation de tous les futurs astronefs au terme de leur vie utile[43]. La passivation est l’épuisement de toutes les sources d’énergie emmagasinée présentes à bord d’un astronef. L’énergie est stockée dans des piles, dans des réservoirs sous pression et dans des réservoirs d’agent propulseur. Malheureusement, les débris spatiaux existants n’ont pas été soumis à des règlements exigeant leur passivation, aussi le risque d’explosion lors des tentatives de reprise de ces débris est-il bien réel. Par contre, « les réservoirs d’agent propulseur se trouvent dans le cylindre central et sont donc bien à l’abri de menaces comme les mécanismes de saisie[44]. » [Traduction] Les harpons, cependant, qui pénètrent dans le corps du débris, doivent être lancés avec soin de manière à ce qu’ils ne frappent pas un réservoir. Il existe également un risque de voir un épervier ou un mécanisme de préhension briser un propulseur, entraînant ainsi la fuite de l’agent propulseur. Heureusement, la soupape de l’agent propulseur est située en amont de la buse et de la semelle, ce qui signifie que la soupape demeurerait intacte même si le propulseur, la buse et la semelle se brisaient. Comme c’est la soupape qui contrôle le débit d’agent propulseur, celui-ci ne s’échapperait pas des réservoirs. Du point de vue de la passivation, l’épervier est le dispositif qui présente le moins de risques d’explosion.

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Les techniques de traction et de poussée ont en commun la capacité de permettre de contrôler la rentrée. Cette possibilité est particulièrement importante quand on a affaire à de gros objets ayant de fortes chances de survivre à la rentrée dans l’atmosphère terrestre, d’où un danger pour la vie humaine et pour les biens matériels à la surface de la planète. Dans leur ensemble, les études portant sur les techniques de traction et sur les techniques de poussée sont prometteuses[45].

En plus de ces techniques de traction et de poussée, il existe de nombreuses approches sans contact (faisceau d’ions, poussière, laser, mousse, jet d’air) pour l’élimination des débris spatiaux, « même si l’expression ne traduit pas parfaitement le concept[46]. » L’une de ces études, réalisée par l’ASE et l’Universidad Politécnica de Madrid, porte sur le concept du guidage par faisceaux d’ions (GFI), qui consiste en gros à diriger le plasma, à partir d’un propulseur à faisceaux d’ions, vers un débris spatial, exerçant ainsi une force[47].

Lors d’une mission typique, le véhicule de GFI rejoindrait le débris ciblé et, tout en orbitant avec lui à une distance constante, garderait l’un de ses faisceaux d’ions pointé en tout temps sur la surface de l’objet pour produire une force de traction faible mais continue, tandis que son autre faisceau d’ions serait pointé dans la direction opposée pour assurer une distance relative constante. De cette façon, le véhicule de GFI pourrait servir à manœuvrer des débris spatiaux à distance sans qu’il doive y avoir de contact physique (arrimage), et la manœuvre pourrait être répétée sur de nombreuses cibles[48]. [Traduction]

Il est très avantageux de pouvoir appliquer cette technique à de multiples cibles. Les études montrent qu’il s’agit d’une option fort prometteuse qui ne présente pas d’obstacles. Un concept semblable, où des propulseurs chimiques remplacent les propulseurs à faisceaux d’ions, est également à l’étude.

L’emploi de mousse expansible est aussi une idée intéressante. Comme dans le concept du GFI, le véhicule de poursuite se placerait tout près des débris spatiaux pour les couvrir d’une mousse qui prendrait ensuite de l’expansion et demeurerait collée aux débris afin de ne pas en créer d’autres. « Le principe sous-jacent de cette méthode consiste à accroître le rapport surface‑masse de débris en orbite terrestre assez basse pour accroître leur traînée atmosphérique naturelle et, par là, réduire de beaucoup leur durée de vie naturelle en orbite, ce qui les mènera naturellement à rentrer dans l’atmosphère[49]. » Une autre façon de procéder consisterait à intégrer la mousse aux futurs astronefs à titre de mesure préventive. Cette technique de la mousse, de toute évidence, ne peut fonctionner qu’en orbite de basse altitude, où il existe une traînée atmosphérique suffisante pour permettre la rentrée après un délai raisonnable. Des études montrent qu’un débris spatial d’une tonne (907 kg) pourrait quitter une orbite située à 900 km d’altitude en 25 ans, ce qui est très satisfaisant[50].

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L’utilisation d’anneaux tourbillonnants de jets d’air est une autre avenue possible[51]. « Ce concept recourt à un mécanisme permettant de propulser des molécules d’air dans la trajectoire des débris spatiaux, induisant une force de traînée qui abaisse la trajectoire orbitale jusqu’à ce qu’elle croise l’atmosphère[52]. » [Traduction] Une méthode possible consisterait à utiliser un système terrestre pour lancer un vortex d’air dans l’espace. « Les débris présents dans la LEO qui rencontreraient ce jet d’air subiraient une force de traînée proportionnelle à la densité accrue de l’air, ce qui perturberait leur orbite au point d’intersection avec l’atmosphère. Les forces de traînée maintiendraient alors l’accélération négative de l’objet jusqu’à ce qu’il quitte son orbite[53]. » Ce système terrestre requerrait beaucoup d’énergie, mais, sur le plan logistique, il serait simple.

Il serait aussi possible de se servir d’une fusée pour placer en orbite une charge utile de jets d’air. Du point de vue logistique, cette approche serait plus complexe que l’option du système terrestre, mais elle réduirait les « coûts en énergie associés au jet initial et à la propagation[54]. » L’utilisation de jets d’air est considérée très sûre au sens du risque de créer accidentellement davantage de débris. Même si la méthode échouait, « les systèmes proprement dits ne pourraient générer davantage de débris, car ils n’atteindraient jamais l’orbite[55]. »

Le Naval Research Laboratory des États-Unis étudie l’utilisation de poussière pour éliminer des débris spatiaux. Une fusée transporterait une charge utile de poussière qu’elle déposerait sur le parcours du débris visé.

La population de débris est enveloppée par le nuage de poussière, ce qui augmente sa traînée et résulte en une perte d’altitude. Elle descend jusqu’à une altitude […] où la traînée naturelle de la Terre suffirait à forcer sa rentrée à un moment choisi. Le nuage de poussière pourrait aussi rentrer dans l’atmosphère en raison de la gravité[56]. [Traduction]

La poussière de tungstène est une candidate de choix pour ce rôle en raison de sa densité élevée, de son abondance et de son coût relativement modeste.

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Un laser basé à terre a aussi le potentiel de devenir un élément actif d’élimination des débris spatiaux. Les lasers peuvent servir à éliminer des débris petits ou grands. « L’élimination de débris orbitaux au moyen du laser (EDOL) tire profit de l’effet de poussée produite par l’ablation de la surface du débris au moyen d’un laser pulsé focalisé basé à terre pour modifier l’orbite du débris et l’amener à rentrer dans l’atmosphère. Nous nous servons d’un télescope pour focaliser le laser jusqu’à un cercle de 30 cm de diamètre sur une cible qui se trouve à 1000 km de nous[57]. » [Traduction] La technique ne crée pas de débris supplémentaires, car « seuls quelques nanomètres de surface sont vaporisés; la délicate ablation par impulsion ne fait pas en sorte que l’objet fonde ou qu’il se fragmente[58]. » Les lasers et télescopes nécessaires à une mission de cette nature existent déjà, ce qui rend l’option faisable.

Les débris spatiaux en orbite terrestre posent un problème auquel il faut s’attaquer en procédant activement à leur élimination. Des techniques potentielles d’élimination active des débris, y compris les techniques de traction, de poussée et sans contact, sont à l’étude. Bien qu’il faille procéder à davantage d’analyse, les études initiales menées dans différentes institutions du monde entier affichent des résultats très prometteurs. La faisabilité technique de l’élimination active des débris ne représente cependant qu’une partie du défi qui se pose à nous. Les problèmes d’ordre réglementaire, économique, politique et juridique liés à l’élimination active des débris spatiaux seront peut-être aussi épineux, sinon plus, que les questions techniques. Ces domaines exigent que l’on s’y intéresse dans le cadre d’un effort général visant à comprendre les besoins mondiaux de gouvernance de l’espace.

 


Le major Nathan Arleigh Burgess, membre de l’ARC, est officier du génie électrique et des communications. Il a travaillé au sein de différentes organisations de l’ARC et des FAC, notamment auprès de l’organisation du Directeur – Gestion du programme d’équipement aérospatial (Systèmes de radar et de communications), du 42e Escadron de radar et de l’Escadron des services d’information et de télécommunications de la 4e Escadre Cold Lake, du Commandement du soutien opérationnel du Canada et de l’École d’électronique et des communications des Forces canadiennes. Le major Burgess a terminé récemment, au Collège militaire royal du Canada, une maîtrise ès arts en études sur la conduite de la guerre avec concentration sur la puissance aérospatiale. Il est présentement officier de la guerre spatiale au Centre de guerre aérospatiale des Forces canadiennes, à Trenton.

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Abréviations

 

ARC―Aviation royale canadienne

ASE―Agence spatiale européenne

CCIADS―Comité de coordination interagence sur les débris spatiaux

CS―connaissance de la situation

FAC―Forces armées canadiennes

GEO―orbite géostationnaire terrestre

GFI―guidage par faisceaux d’ions

IAASS―International Association for the Advancement of Space Safety

LED―laisse électrodynamique

LEO―orbite basse terrestre

NASA―National Aeronautics and Space Administration

NORAD―Commandement de la défense aérospatiale de l’Amérique du Nord

MCR―mission de la constellation RADARSAT

SARSAT―satellite de recherche et sauvetage

SSI―Station spatiale internationale

 

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Notes

1. Tobias Evers, The EU, Space Security and a European Global Strategy, The Swedish Institute of International Affairs, Stockholm, 2013, p. 16. Voir également : Nodir Adilov, Peter J. Alexander et Brendan Michael Cunningham, « Earth Orbit Debris: An Economic Model », Social Sciences Research Network (14 mai 2014), p. 4, http://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=2264915 (consulté le 18 septembre 2014); NASA, « Orbital Debris Management & Risk Mitigation », Academy of Program/Project & Engineering Leadership, Washington, p. 6, http://appel.nasa.gov/knowledge-sharing/publications/appel-releases-ibook-html (consulté le 18 septembre 2014); et Farhad Aghili, Active Orbital Debris Removal Using Space Robotics, Agence spatiale canadienne, p. 1, http://robotics.estec.esa.int/i-SAIRAS/isairas2012/Papers/Session%208B/08B_01_aghili.pdf‎ (consulté le 18 septembre 2014).  (retourner)

2. NASA, « Orbital Debris Management », p. 6.  (retourner)

3. NASA, « Orbital Debris Management », p. 6.  (retourner)

4. NASA, « Orbital Debris Management », p. 6. Voir également : T. P. Brito, C. C. Celestino et R. V. Moraes, « A Brief Scenario about the ‘Space Pollution’ around the Earth », Journal of Physics: Conference Series 465, 2013, p. 1.  (retourner)

5. Adilov, Alexander et Cunningham, « Earth Orbit Debris: An Economic Model », p. 58.  (retourner)

6. Adilov, Alexander et Cunningham, « Earth Orbit Debris: An Economic Model », p. 4.  (retourner)

7. NASA, « Orbital Debris Management », p. 16.  (retourner)

8. NASA, « Orbital Debris Management », p. 16; C. Pardini et L. Anselmo, « Assessing the Risk of Orbital Debris Impact », Space Debris, vol. 1, no 1, 1999, p. 59-60; Cesar Jaramillo, Space Security Index 2012, Project Ploughshares, Waterloo, Ontario, 2012, p. 7, p. 27-28; et K. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », Proceedings of the 6th IAASS Conference: Safety Is Not an Option, Agence spatiale européenne, Montréal, 2013, p. 1.  (retourner)

9. Jaramillo, Space Security Index 2012, p. 27‑28.  (retourner)

10. Adilov, Alexander et Cunningham, « Earth Orbit Debris: An Economic Model », p. 5.  (retourner)

11. Adilov, Alexander et Cunningham, « Earth Orbit Debris: An Economic Model », p. 5; N. Johnson, « Increasing Solar Activity Aids Orbital Debris Environment », Orbital Debris Quarterly News, vol. 16, no 1 (2012), p. 4; J. C. Liou, « A Note on Active Debris Removal », Orbital Debris Quarterly News, vol. 15, no 3 (2011), p. 8.  (retourner)

12. Brito, Celestino et Moraes, « A Brief Scenario », p. 1.  (retourner)

13. Stavros Georgakas, « Sweeping Away Spatial Debris with Dust », Space Safety Magazine (1er juillet 2012), p. 1, http://www.spacesafetymagazine.com/2012/07/01/dust-actively-mitigate-spatial-debris-problem (consulté le 18 septembre 2014); J. C. Liou, « An Update on LEO Environment Remediation with Active Debris Removal », Orbital Debris Quarterly News, vol. 15, no 2 (2011), p. 4.  (retourner)

14. NASA, « International Space Station Avoids Debris from Old NASA Satellite », Orbital Debris Quarterly, vol. 15, no 1 (2011), p. 1; NASA. « Another Debris Avoidance Maneuver for the ISS », Orbital Debris Quarterly News, vol. 17, no 1 (2013), p. 3.  (retourner)

15. Andrew Osborn, « International Space Station Evacuated after Debris Threatens Craft », The Telegraph (28 juin 2011), p. 1.  (retourner)

16. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 1; Ali S. Nasseri, Matteo Emanuelli, Siddharth Raval et Andrea Turconi, « Active Debris Removal Using Modified Launch Vehicle Upper Stages », Proceedings of the 6th IAASS Conference, p. 1‑2; Georgakas, « Sweeping Away Spatial Debris with Dust », p. 1; J. C. Liou, « An Update on LEO Environment Remediation with Active Debris Removal », p. 4; Aghili, Active Orbital Debris Removal Using Space Robotics, p. 1; Brito, Celestino et Moraes, « A Brief Scenario », p. 4; J. C. Liou, « A Note on Active Debris Removal », p. 7‑8; Adilov, Alexander et Cunningham, « Earth Orbit Debris: An Economic Model », p. 5, 19.  (returner)

17. Le CCIADS a pour principal objet l’échange d’informations sur les activités de recherche concernant les débris spatiaux entre agences spatiales membres, dans le but de produire des occasions de coopération en recherche sur les débris spatiaux, d’étudier les progrès des activités de coopération en cours et de recenser les options d’atténuation de la présence de débris. Voir le mandat du Comité de coordination interagence sur les débris spatiaux (en anglais seulement) : http://www.iadc-online.org/index.cgi?item=torp_pdf (consulté le 18 septembre 2014).  (retourner)

18. Aghili, Active Orbital Debris Removal Using Space Robotics, p. 1; Georgakas, « Sweeping Away Spatial Debris with Dust », p. 1; Liou, « An Update on LEO Environment Remediation with Active Debris Removal », p. 4.  (retourner)

19. Liou, « A Note on Active Debris Removal », p. 4.  (retourner)

20. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 1; NASA. Orbital Debris Remediation, NASA Orbital Debris Program Office, http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/remediation/remediation.htm (consulté le 18 septembre 2014).  (retourner)

21. Liou, « A Note on Active Debris Removal », p. 4.  (retourner)

22. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 1.  (retourner)

23. Directeur général – Espace, « Le satellite Sapphire brille à mesure qu’approche sa capacité opérationnelle finale », Apogée – Bulletin du Programme spatial de la Défense canadienne, vol. 2, no 2 (novembre 2013), p. 3; « Accord entre le gouvernement du Canada et le gouvernement des États-Unis d’Amérique sur le Commandement de la défense aérospatiale de l’Amérique du Nord », 28 avril 2006, Article premier, http://www.treaty-accord.gc.ca/text-texte.aspx?id=105060 (consulté le 18 septembre 2014).  (retourner)

24. Cette notion est voisine de l’identification ami-ennemi (IFF) de l’environnement aérospatial.  (retourn)

25. Directeur général – Espace, « Capacités de l’espace », Apogée – Bulletin du Programme spatial de la Défense canadienne, vol 2, no 2 (novembre 2013), p. 4; Directeur général – Espace, « L’équipe de soutien du projet spécial interarmées participe à l’exercice JOINTEX», Apogée – Bulletin du Programme spatial de la Défense canadienne, vol. 2, no 2 (novembre 2013), p. 8.  (retourner)

26. Major Jason Terry, « Système de recherche et de sauvetage assisté par satellites (SARSAT) », Canada, ministère de la Défense nationale, Chef – Développement des Forces, intranet (Réseau étendu de la Défense) : http://cfd.mil.ca/sites/intranet-fra.aspx?page=5939 (consulté le 18 septembre 2014).  (retourner)

27. Matthew A. Noyes, Peetak Mitra et Antariksh Dicholkar, « Propagation of Surface-to-Low Earth Orbite Vortex Rings for Orbital Debris Management », Proceedings of the 6th IAASS Conference, p. 1; Aghili, Active Orbital Debris Removal Using Space Robotics, p. 1.  (retourner)

28. Aghili, « Active Orbital Debris Removal Using Space Robotics », p. 1.  (retourner)

29. Nasseri, Emanuelli, Raval et Turconi, « Active Debris Removal Using Modified Launch Vehicle Upper Stages », p. 1‑3.  (retourner)

30. Nasseri, Emanuelli, Raval et Turconi, « Active Debris Removal Using Modified Launch Vehicle Upper Stages », p. 1‑3.  (retourner)

31. Nasseri, Emanuelli, Raval et Turconi, « Active Debris Removal Using Modified Launch Vehicle Upper Stages », p. 3.  (retourner)

32. Robin Biesbrock, Tiago Soares, Jacob Hüsing, et Luisa Innocenti, « The e.Deorbit CDF Study : A Design Study for the Safe Removal of a Large Spatial Debris », Proceedings of the 6th IAASS Conference, p. 3; Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 1‑2, 4, 5.  (retourner)

33. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 2. La réorbitation supposerait le déplacement des débris dans une orbite-cimetière où ils ne poseraient pas de danger.  (retorner)

34. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 2-3.  (retourner)

35. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 3.  (retourner)

36. L’étude de l’ASE a recouru à un filet de 16 m x 16 m à maillage d’environ 20 cm; voir Ibid. D’autres études ont pris pour point de départ un filet de pêche d’à peu près 25 m x 25 m d’un poids approximatif de 25 km. Voir Guillermo Ortega Hernando et autres, « Guidance, Navigation, and Control Techniques and Technologies for Active Satellite Removal », Proceedings of the 6th IAASS Conference, p. 2.  (retourner)

37. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 3.  (retourner)

38. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 3-4.  (returner)

39. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 4.  (retourner)

40. Biesbrock, Soares, Hüsing et Innocenti, « The e.Deorbit CDF Study : A Design Study », p. 5.  (retourner)

41. Biesbrock, Soares, Hüsing et Innocenti, « The e.Deorbit CDF Study : A Design Study », p. 6; Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 4-5; Hernando et autres, « Guidance, Navigation, and Control Techniques and Technologies for Active Satellite Removal », p. 3.  (retourner)

42. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 2.  (retourner)

43. F. Bonnet, C. Cazaux et N. Pelletier, « Passivation Techniques for Future Spacecraft to Comply with French Space Operations Act », Proceedings of the 6th IAASS Conference, p. 1.  (retourner)

44. Biesbrock, Soares, Hüsing et Innocenti, « The e.Deorbit CDF Study : A Design Study », p. 2.  (retourner)

45. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 2-5.  (retourner)

46. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 5.  (retourner)

47. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 5. « Le plasma est un gaz électriquement neutre dans lequel toutes les charges positives et négatives – d’atomes neutres, de négatons et d’ions à charge positive – s’additionnent pour produire un total de zéro. Le plasma est présent partout dans la nature; il est nommé « quatrième état de la matière » (les autres étant les états solide, liquide et gazeux). Voir la fiche « Ion Propulsion » de la NASA, Glenn Research Center, http://www.nasa.gov/centers/glenn/about/fs21grc.html (consultée le 18 septembre 2014).  (retourner)

48. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 5-6.  (retourner)

49. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 7.  (retourner)

50. Wormnes et autres, « ESA Technologies for Space Debris Remediation », p. 7.  (retourner)

51. Un anneau tourbillonnaire est une masse d’air en rotation, ayant la forme d’un beigne (un anneau de fumée de cigarette en est une illustration).  (retourner)

52. Noyes, Mitra et Dicholkar, « Propagation of Surface-to-Low Earth », p. 1.   (retourner)

53. Noyes, Mitra et Dicholkar, « Propagation of Surface-to-Low Earth », p. 1-2.  (retourner)

54. Noyes, Mitra et Dicholkar, « Propagation of Surface-to-Low Earth », p. 1.  (retourner)

55. Noyes, Mitra et Dicholkar, « Propagation of Surface-to-Low Earth », p. 1.  (retourner)

56. Daniel Parry, « NRL Scientists Propose Mitigation Concept of LEO Debris », United States Naval Research Lab, http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2012/nrl-scientists-propose-mitigation-concept-of-leo-debris (consulté le 18 septembre 2014).  (retourner)

57. Claude Phipps, « Clearing Spatial Debris with Lasers », SPIE, https://spie.org/x84761.xml (consulté le 18 septembre 2014). L’ablation au laser est un processus consistant à enlever (c’est-à-dire à vaporiser) la surface d’un solide par irradiation au moyen d’un laser.  (retourner)

58. Claude Phipps, « Clearing Spatial Debris with Lasers », SPIE, https://spie.org/x84761.xml (consulté le 18 septembre 2014).  (retourner)

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