ClearSpace-1 est la première pierre de l’ESA vers le nécessaire besoin de nettoyer l’espace. Un message fort de l’Europe qui va retirer de l’orbite basse un reste de fusée Vega… une goutte d’eau dans l’océan des débris spatiaux. Il faut maintenant que les autres agences spatiales suivent le mouvement et établissent des règles strictes.

La problématique des déchets spatiaux n'est pas nouvelle, elle est présente dans l’esprit collectif depuis des années sans que personne ne s’en émeuve outre mesure, à la manière du réchauffement climatique. L’Agence spatiale européenne a décidé de s’y intéresser officiellement.

Enlever un débris de l’espace : « une première mondiale »

Durant la conférence ministérielle Space19+ de novembre à Séville, l’ESA a passé « commande du premier enlèvement au monde d’un débris spatial ». Le projet baptisé ADRIOS (Active Debris Removal/In-Orbit Servicing) est piloté par une jeune pousse suisse – ClearSpace – avec un lancement prévu en 2025 pour récupérer en orbite basse l’étage supérieur d’un lanceur Vega (appartenant donc à l’ESA) de 2013.

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ClearSpace n’était pas la seule société en lice, treize autres étaient dans les starting-blocks, dont des poids lourds comme Thales ou Airbus. « Nous étions définitivement l’outsider de la sélection », lâche Muriel Richard (cofondatrice de ClearSpace).

« C’est le bon moment pour une telle mission », affirme Luc Piguet, cofondateur et président de la société : « Le problème des débris spatiaux est plus que jamais d’actualité. Aujourd’hui nous avons environ 2 000 satellites actifs en orbite et plus de 3 000 en panne »… et encore c’est sans compter le nombre de débris (milliers/millions suivant la taille minimum prise en compte, nous allons y revenir).

Toujours plus de débris, même si on arrêtait d’envoyer des fusées

Le dirigeant de ClearSpace dépeint le futur tel qu’il se dessine actuellement, notamment sous l’impulsion de SpaceX qui compte envoyer plus de 12 000 satellites sur des orbites basses pour son réseau Starlink, voire 42 000 si l’on en croit certaines demandes plus récentes : « Durant les années à venir, le nombre de satellites va décupler du fait des multiples mégaconstellations composées de centaines voire de milliers de satellites prévus en orbite terrestre basse et destinée à assurer une large couverture de services de surveillance et de télécommunications à faible temps de latence. Il y a clairement besoin d’une "dépanneuse" pour retirer les satellites en panne de cette région très fréquentée ».

Jan Wörner, directeur général de l’ESA, abonde : « Imaginez combien il serait difficile de naviguer en haute mer si tous les navires n’ayant jamais fait naufrage dans l’histoire dérivaient à la surface de l’eau. C’est ce qui se passe aujourd’hui en orbite, et cela ne peut pas continuer ainsi. Les États membres de l’ESA ont accordé leur soutien ferme à cette nouvelle mission, qui ouvre également la voie à de nouveaux services commerciaux essentiels à l’avenir ». 

Et la situation ne va pas s’arranger toute seule, loin de là : « Même si tous les lancements spatiaux prenaient fin demain, les projections montrent que le nombre global de débris continuerait d’augmenter puisque les collisions entre objets créent de nouveaux débris par effet de cascade ». 

En 62 ans, 130 000 000 de débris dans l‘espace

L‘ESA tient un décompte des débris dans l’espace proche de la Terre (dont la masse totale atteint 8 400 tonnes), et les chiffres (qui ont déjà quelques mois) ont de quoi donner le tournis :

• 1 m et plus : 5 400 objets 
• 10 cm et plus : 34 000 objets (pour environ 2 000 satellites en fonctionnement)
• 1 cm et plus : 900 000 objets
• 1 mm et plus : 130 000 000 d'objets

La vidéo ci-dessous met en image les objets se trouvant dans l’espace avec un classement en fonction de leur catégorie : en rouge les satellites (qu’ils soient ou non encore fonctionnels), en jaune les étages des fusées, en vert des morceaux de lanceurs (coiffe, système de fixation, etc.) et enfin en vert les fragments.

L’espace proche de la Terre s‘est ainsi retrouvé pollué en un peu plus de 62 ans. Le premier satellite artificiel mis en orbite remonte en effet à 1957, avec du lancement le Spoutnik 1. Depuis, près de 5 500 lancements (réussis) ont été effectués pour placer près de 9 000 satellites en orbite. 

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Aujourd‘hui, un satellite classique en orbite basse est la cible de « centaines d'alertes [collisions] chaque semaine », mais le risque diminue rapidement lorsque les données s’affinent et toutes ne donnent pas lieu à des manœuvres d’évitement. En moyenne, l’ESA réalise plus d’une opération du genre par an et par satellite. En plus de gaspiller du carburant – et donc de réduire la durée de vie de la mission – elle limite les capacités d’observation durant ces périodes.

Effet Kessler et destructions intentionnelles de satellites

Poussé à son paroxysme, ce scénario mènerait à l’incapacité pour l’Homme de rejoindre l’espace et même d’utiliser des satellites artificiels pendant au moins plusieurs générations. On parle du syndrome de Kessler, expliqué par Donald  Kessler (consultant de la NASA) en… 1978. Une réaction en chaîne que l’on retrouve dans le scénario du film Gravity, mais à une échelle autrement plus importante.

Et comme si les collisions, explosions et pannes accidentelles ne suffisaient pas à encombrer l’espace de toujours plus de débris, les agences spatiales détruisent parfois des satellites en orbite pour montrer leurs muscles, créant au passage des centaines/milliers de morceaux errants supplémentaire. Après les États-Unis, la Russie et la Chine, l'Inde est la quatrième puissance mondiale à disposer de cette capacité offensive.

Bien évidemment chaque pays a détruit intentionnellement un de ses propres satellites, mais le message est clair – « nous pouvons détruire un satellite dans l’espace » – même si le pays s’en défend officiellement : « L'Inde n'a pas l'intention de menacer qui que ce soit [...], s’est toujours opposé à la militarisation et à une course aux armements dans l’espace, et ce test n'y change rien. Il ne viole aucune loi internationale ou traité ». Ce dernier point est justement un problème pour certains, qui souhaiteraient davantage de règles pour limiter la pollution orbitale.

Jim Bridenstine, l’administrateur de la NASA, était « poliment » monté au créneau évoquant une « chose terrible » : l’explosion aurait généré au moins 400 débris, dont une soixantaine de plus de 15 cm, et 24 morceaux ont été expulsés à une altitude supérieure laissant planer une menace sur la Station spatiale internationale.

Selon des études de la NASA et de l’ESA, « la seule manière de stabiliser l’environnement orbital, c’est de retirer activement les gros débris », tout en essayant de limiter au maximum l’ajout de nouveaux morceaux évidemment : « Nous allons donc continuer de développer les technologies essentielles de guidage, de navigation, et de contrôle ainsi que les méthodes de rendez-vous et de capture dans le cadre d’un nouveau projet qui s’intitule ADRIOS (Active Debris Removal/ In-Orbit Servicing). Les résultats seront appliqués à ClearSpace-1. Cette nouvelle mission, exécutée par une équipe de projet de l’ESA, nous permettra de démontrer ces technologies, et de réaliser dans le même temps une première mondiale ».

ClearSpace-1 partira à la recherche de Vespa pour une mission suicide 

La mission ClearSpace-1 est donc la première étape et surtout une démonstration technologique en situation réelle. Sa mission sera de repérer et de s’approcher de l’étage supérieur Vespa (VEga Secondary Payload Adapter, page 25 du pdf) laissée sur une orbite d’environ 800 km par 660 km d’altitude après le second vol du lanceur Vega de l’ESA en 2013.

Sa masse est d’environ 100 kg et il mesure la taille d’un petit satellite (environ 2 m de diamètre pour 1,8 m de hauteur). « Sa forme relativement simple et sa construction robuste en font un premier objectif adapté avant de s’attaquer lors de missions ultérieures à la capture d’objets plus grands et présentant un plus grand défi, et à terme à la capture de plusieurs objets », explique l’ESA.

« Vu la taille de l'objet, nous aurons besoin de développements importants pour redimensionner nos outils de capture, le but étant de désorbiter Vespa en 2025 », ajoute Luc Piguet de ClearSpace. Comme on peut le voir sur cette vidéo, le projet de base actuel consiste à récupérer de petits objets et à les enlacer. Il faut donc adapter ce principe à un gros bébé comme Vespa.

Il s’agit d’un rendez-vous « non-coopératif » car Vespa n’a pas été pensé pour être récupéré. Il ne dispose d’aucun système de guidage, de GPS ou autre système de localisation. ClearSpace devra donc se débrouiller tout seul. Selon la société, cela « revient à essayer d'attraper une voiture qui fait des tonneaux sur une autoroute » avec un engin spatial de la taille d’une machine à laver.

Le « chasseur » ClearSpace-1 sera largué sur une orbite plus basse que Vespa, aux alentours de 500 km, « afin d’être mis en service et de subir des tests critiques avant de rejoindre l’orbite cible pour le rendez-vous et la capture au moyen de quatre bras robotiques, sous la supervision de l’ESA ».

Il s’agit d’une mission suicide : « L’ensemble chasseur-Vespa sera ensuite désorbité afin de brûler dans l’atmosphère ». La rentrée atmosphérique peut être finement préparée afin d’éviter tout risque avec des zones habitées. ClearSpace ne précise par contre pas comment sa dépanneuse sera envoyé dans l’espace, ni ce qu’il adviendra des morceaux restants de son lanceur. Désorbiter un second étage est une très bonne chose, à condition de ne pas polluer davantage l’espace pour y arriver.

Un service commercial à venir

Interrogée par l’Agefi sur son avenir après sa démonstration en 2025, Muriel Richard n’est pas inquiète : « Depuis 2016, les annonces de lancement de constellations de satellites commerciaux se succèdent. Les opérateurs de ces nuées utiliseront des zones basses encore peu exploitées et chercheront à les garder propres. Or, la fiabilité de ces appareils n’est jamais 100 % sûre. Certains tomberont en panne, d’autres seront inopérables après leur mission. Nous offrirons la dépanneuse spatiale qui les désorbitera ». 

Elle donne aussi sa vision de l’avenir : « Imaginez, d’ici une vingtaine d’années, nous pourrons sans doute entraîner ces débris vers des stations de recyclage afin d’en réutiliser les matériaux ». Nos confrères de l’Agefi ajoutent qu’il existe « un cadre légal en place depuis la fin des années soixante, chaque objet présent dans l’espace tombe sous la responsabilité du pays lanceur ». De quoi ouvrir de belles perspectives à ClearSpace selon Muriel Richard :  « les gouvernements ont tout intérêt à faire de la prévention en obligeant les opérateurs commerciaux à prévoir un plan de désorbitage pour tout appareil spatial, avant même que celui-ci soit lancé ».

Cette nouvelle mission de l’ESA a au moins l’avantage de mettre la lumière sur cette problématique et d’ouvrir le débat. Aux responsables politiques et scientifiques de s’emparer du sujet et de proposer des cadres légaux au niveau mondial. Il existe déjà certaines règles (sur les orbites géostationnaires et l’obligation d’une désorbitation), mais souvent au niveau des pays/continents et avec une fermeté plus ou moins marquée.