La NASA dévoile sa stratégie contre les déchets orbitaux. Sera-t-elle suffisante ?

La NASA s'apprête à mettre l'écologie en orbite. L'administratrice adjointe de l'agence spatiale américaine, Pam Melroy, a récemment levé le voile sur la première phase du programme Space Sustainability Strategy. Au cours des prochains mois, la NASA dévoilera d'autres segments de cette stratégie dont l'objectif est de nettoyer le voisinage spatial de la Terre, mais également d'assurer un partage équitable et durable des ressources de l'espace.

« Il était grand temps », souligne Melroy. Différents départements de l'agence appliquent déjà le principe de durabilité à leur échelle avec une approche qui leur est propre ; la NASA souhaite désormais généraliser cet effort, explique l'ex-astronaute américaine.

La NASA a choisi d'axer le premier chapitre de cette stratégie sur les débris en orbite autour de la Terre. À vrai dire, le problème des déchets orbitaux est sans aucun doute la principale source de préoccupation spatiale à l'heure actuelle. Près de 10 000 satellites opérationnels survolent notre planète en permanence, mais notre voisinage est également encombré par un nombre encore plus grand de sondes désaffectées, de fusées abandonnées et de fragments divers filant autour de la Terre à près de 27 000 km/h. 

Les astronomes qui ont lancé l'alerte au sujet de l'encombrement de l'orbite terrestre applaudissent le nouveau programme, mais ils sont nombreux à trouver que les États-Unis sont à la traîne par rapport à d'autres pays et devraient s'attaquer au problème de pollution orbitale avec plus d'entrain.

« Je suis très heureux de voir que la NASA se lance. La question est de savoir si le Congrès leur accordera le budget nécessaire pour apporter un réel changement », déclare Darren McKnight, membre de la direction technique de LeoLabs, une société basée à Menlo Park, en Californie, spécialisée dans la localisation des engins et des débris spatiaux. 

MENACE EN ORBITE

Lorsqu'un satellite traverse une zone encombrée, il s'expose à un risque accru de collision avec un fragment de métal à la dérive, ce qui lui vaudrait d'être à son tour classé parmi les débris orbitaux. 

Ce qui inquiète particulièrement Melroy et ses collègues de la NASA, ce sont les risques pour la Station spatiale internationale et les astronautes qui l'occupent, des risques portés au grand écran en 2013 dans le film Gravity qui voit Sandra Bullock contrainte de fuir la station orbitale. Dans ce type de scénario catastrophe, les modules critiques de l'ISS seraient compromis et les astronautes n'auraient alors que deux options : embarquer sur une navette spatiale ou mourir.

Plus il y a de satellites, plus le danger est grand. Prenons le cas d'une collision entre un étage de fusée à l'abandon et un satellite à la retraite, cela produirait encore plus de débris, ce qui augmenterait le risque de collision et rendrait cette orbite inutilisable pendant des années voire des décennies. La situation s'apparente à un carambolage sur l'autoroute, sauf qu'il n'y a pas de services de secours dans l'espace et aucune façon de nettoyer la scène sans dépenser des millions, si ce n'est des milliards de dollars à travers plusieurs années de travaux.

Dans le nouveau rapport, la NASA présente la première partie de sa stratégie pour la durabilité dans l'espace. L'agence y évoque notamment la prolifération des satellites et l'encombrement de l'orbite terrestre basse, sans oublier la menace incarnée par ces débris spatiaux, quelle que soit leur taille. Le rapport mentionne par ailleurs la récente expansion des constellations artificielles dont les satellites se comptent par milliers. À ce jour, c'est le projet Starlink de SpaceX qui possède la plus grande flotte avec près de 5 800 satellites opérationnels et l'entreprise souhaite en lancer plus de 40 000 au total. Avec son projet Kuiper, Amazon prévoit de talonner ce chiffre.

L'ÎLE AUX DÉBRIS

Les modèles à long terme de la NASA sont utiles, indique McKnight, car ils nous montrent la façon dont les débris pourraient continuer à s'accumuler sur plusieurs décennies. Cependant, l'agence oublie un détail important : la situation pose d'ores et déjà problème et c'est maintenant qu'il faut apporter des solutions, insiste-t-il. 

Par exemple, le 28 février dernier, la sonde TIMED de la NASA, qui étudie le rayonnement solaire dans les hautes couches de l'atmosphère, a failli percuter un satellite russe de 32 ans à la retraite. Le satellite n'était plus opérationnel et n'aurait donc pas pu manœuvrer pour éviter l'impact. Si ces deux objets s'étaient trouvés sur une trajectoire de collision, personne n'aurait pu l'empêcher.

Du côté de la Station spatiale internationale, les enjeux sont encore plus importants, car elle abrite des astronautes. La station a été menacée à plusieurs reprises par ces débris orbitaux au cours des dernières années, une fois par un morceau de fusée russe et une autre fois à cause des éclats propulsés par un essai de missile antisatellite russe survenu en 2021, suite auquel la NASA avait dû reporter une sortie extravéhiculaire car les débris peuvent facilement transpercer les combinaisons spatiales. 

Les États-Unis, la Chine et l'Inde ont également procédé à des essais de missiles antisatellite sur leurs propres satellites, en créant au passage des débris spatiaux. En 2022, la gravité du sujet était telle que la vice-présidente des États-Unis, Kamala Harris, a appelé la communauté internationale à un moratoire sur ces essais d'armes qui polluent l'espace.

Pour l'explorateur National Geographic Moriba Jah, ingénieur en aérospatiale de l'université du Texas et cofondateur de Privateer Space avec Steve Wozniak d'Apple, la NASA et les autres agences ou entreprises spatiales doivent prendre conscience du fait que « le destin de tout ce que nous lançons dans l'espace est de devenir un débris, et cela doit changer. » 

PLAN D'ACTION

Certaines agences s'attellent déjà à faire ce que suggère Jah et la NASA essaie de les rattraper. L'Agence spatiale européenne a dévoilé sa Charte zéro débris il y a plus d'un an. Cette charte fixe des objectifs précis que l'agence s'engage à atteindre d'ici 2030 pour réduire les risques de collision satellite-débris en orbite. De son côté, l'agence spatiale du Royaume-Uni a annoncé faire de la durabilité dans l'espace sa priorité en 2023 et le Japon a commencé à investir dans les entreprises spatiales privées dédiées au problème des débris orbitaux. Le Japon collabore également avec l'Organisation des Nations unies (ONU) pour éveiller les consciences à travers le monde. 

Si la NASA a pris du retard, certains organismes américains de réglementation disposent déjà de leurs propres mesures contre la pollution orbitale, c'est notamment le cas de la Commission fédérale des communications (FCC). En 2022, la FCC a imposé de nouvelles règles obligeant les compagnies de télécommunications à éliminer leurs anciens satellites au lieu de les laisser dériver en orbite pendant des décennies. La Federal Aviation Administration a également proposé de contraindre les entreprises spatiales à débarrasser l'espace des étages supérieurs de fusées abandonnés en orbite. 

Malgré tout, la stratégie de la NASA pourrait entraîner de réels progrès, ajoute Jah, même si elle n'a pas su faire le lien avec les principes de gestion des déchets déjà mis en œuvre pour la pollution terrestre, océanique et atmosphérique. 

« La communauté spatiale essaie de réinventer la roue », déplore Jah. Contrairement à ses homologues européens, la NASA manque également d'un plan concret pour développer une économie spatiale circulaire, ce qui impliquerait de revoir la conception des engins spatiaux, de mettre à l'épreuve de nouveaux matériaux et de nouveaux carburants, mais aussi de réutiliser et de recycler des satellites au lieu de déployer un si grand nombre de satellites à usage unique. 

L'HEURE DU MÉNAGE

D'autres pays n'ont pas attendu la NASA pour commencer à nettoyer les débris. Au Japon, l'entreprise Astroscale-Japan, ou ADRAS-J, a lancé en février sa mission Active Debris Removal qui tente actuellement de s'approcher en toute sécurité d'un fragment de fusée abandonné en orbite il y a quinze ans. L'objectif de l'équipe est de photographier l'imposant déchet spatial, d'analyser son état et ses mouvements, puis de synchroniser la rotation de la sonde avec celle du débris de façon à préparer son retrait de l'orbite, ce qui pourrait être accompli par une future mission. 

En Europe, l'Agence spatiale européenne et une entreprise privée, appelée Clearspace, ont programmé pour 2026 le lancement d'un engin qui utilisera des bras robotisés pour capturer un morceau de fusée de 110 kg afin de le remorquer dans l'atmosphère où la sonde et son butin se consumeront sans représenter de danger. D'après l'United States Space Force, la fusée ciblée par l'agence semble avoir été frappée par un débris plus petit l'été dernier, ce qui démontre là encore le problème et la nécessité d'agir.

D'après Melroy, les Étas-Unis ne manqueront pas de mener leurs propres missions de nettoyage orbital, mais l'agence doit encore étoffer son plan pour la durabilité dans l'espace avant de prendre des décisions majeures. La scientifique n'est pas étrangère à la multitude de concepts imaginés pour désencombrer l'orbite terrestre, ayant elle-même travaillé pour DARPA, une agence qui explore les idées les plus farfelues allant du harpon au filet en passant par le gant de baseball orbital pour attraper les déchets en suspension dans l'espace. 

Au bout du compte, les budgets annuels de la NASA dépendent du Congrès des États-Unis, qui a déjà réduit de 2 % le budget de l'agence pour 2024, faisant ainsi perdre de précieux financements à la mission de retour d'échantillons martiens et à d'autres programmes. Une mission de nettoyage des débris constituerait un nouvel investissement majeur.

À en croire l'analyse coût-bénéfice réalisée par la NASA, le retrait des 50 objets les plus dangereux de l'orbite terrestre basse serait onéreux, certes, mais profitable au long terme. Pour la plupart, ces objets sont des fragments de fusée et d'autres objets à l'abandon dont l'orbite frôle des satellites critiques. Toujours selon cette analyse, il serait également intéressant, sur le plan financier, de développer des lasers et d'autres technologies nous permettant de pousser ces débris hors de leur trajectoire afin d'éviter les collisions imminentes.

Cela dit, il faudra des années pour concevoir et déployer ce genre de technologie et encore plus de temps pour les mettre à l'échelle.

FUTURS PROJETS

Au final, même s'il est important de se débarrasser des débris orbitaux dès maintenant, « le retrait actif des débris n'est pas une panacée », déclare Aaron Boley, planétologue à l'université de Colombie-Britannique et cofondateur de l'Outer Space Institute, un réseau d'experts de l'espace. 

« Je suis ravi qu'ils aient élaboré cette stratégie pour la durabilité dans l'espace. Il y a beaucoup de travail », dit-il. Il est également nécessaire de modifier notre comportement, par exemple, puisqu'il est impossible de remédier à ce désordre si d'autres personnes continuent de polluer en laissant toujours plus de débris en orbite. 

Par ailleurs, il soutient que la réflexion de la lumière sur les engins spatiaux qui altère le ciel nocturne devrait également être visée par cette stratégie. Boley et ses collègues ont écrit un article en mars sur la visibilité des satellites pendant l'éclipse solaire totale du 8 avril 2024, observée par des millions de personnes en Amérique du Nord. 

L'orbite terrestre marque le début de l'espace et la durabilité devra s'étendre au-delà de cette frontière. 

VERS LA LUNE ET AU-DELÀ

Le reste de la stratégie de la NASA inclura des mesures pour la Lune et son orbite, mais aussi pour l'espace lointain, notamment Mars et les astéroïdes. 

À travers le programme Artemis, la NASA est entrée dans la course au développement d'une station lunaire et d'une station spatiale, alors que la Chine, la Russie et les entreprises spatiales affichent également leurs propres ambitions pour la Lune. 

Cependant, notre satellite naturel dispose de ressources limitées. Pour exploiter les éventuelles réserves d'eau présentes sous forme de glace sur la Lune, la NASA devra tenir compte du besoin des autres pays et des générations futures. De telles considérations entreront également dans la stratégie de durabilité établie par l'agence américaine, indique Melroy. « Je pense que ces idées se préciseront à mesure que nos connaissances évoluent, mais notre objectif restera de préserver les zones d'intérêt scientifique, d'intérêt historique et de beauté naturelle. »

D'après Melroy, la stratégie de la NASA pour la durabilité dans l'espace s'apparente à son approche du changement climatique. L'agence spatiale étudie depuis des dizaines d'années le climat de la Terre comme un système holistique, en encourageant la durabilité sur notre propre planète. 

L'analogie avec le climat s'applique également d'une autre façon à la crise des déchets orbitaux, reprend McKnight. « C'est un peu comme le réchauffement climatique dans le sens où tout le monde le voit venir, mais personne ne veut agir tant que ça ne pose pas de problème », souligne-t-il. 

« On attend un événement grave qui nous force à réagir, mais il est toujours préférable de prévenir ou d'empêcher une menace plutôt que d'en réparer les dégâts. J'applaudis la NASA pour ce premier pas, mais j'espère que l'agence a conscience de l'urgence nécessaire. »