Syndrome de Kessler vu par un artiste
Tout ira mal
L'expression numérique du progrès technologique, le fait que le nombre de satellites augmente, a aussi son côté sombre. En aucun cas tous les appareils, à la fin de leur vie active, ne se placent culturellement dans une orbite funéraire spéciale pour ne déranger personne. De plus, lorsque le satellite est séparé de l'étage supérieur ou du dernier étage du lanceur, ils sont tous les deux sur l'orbite cible ou de transfert, et tous les étages supérieurs ne se mettent alors pas sur son orbite de dépôt. Les caractéristiques de conception des fusées conduisent également au fait que plusieurs objets de débris spatiaux peuvent apparaître sur un véhicule lancé. En conséquence, pour 2020, le nombre d'objets suivis en orbite a approché 21 mille.
Image ODPO de la NASA
Et les calculs de la quantité de débris spatiaux sont pessimistes - les satellites et les étages épuisés explosent parfois (plus précisément, ils éclatent quand un réservoir, dans lequel la pression reste, s'effondre) et, jusqu'à présent, se heurtent rarement. Selon les paramètres du modèle, la quantité de déchets augmente lentement ou rapidement. Et il est important de noter que ces modèles ne tiennent pas encore compte du déploiement des immenses constellations spatiales Starlink, OneWeb, le projet Kuiper d'Amazon et plusieurs possibles homologues chinois.
Calculs de la NASA dans le modèle LEGEND
Intersections dangereuses
Avec toute la gravité de la menace d'une augmentation de la quantité de débris spatiaux qui nous menace, il y a deux faits brillants qui sont plus évidents que les erreurs du film "Gravity". Premièrement, il n'y a pas lieu de craindre une croissance explosive instantanée de la quantité de débris spatiaux. Les modèles montrent une augmentation progressive du nombre de collisions de satellites en orbite. Selon les calculs de l'Agence spatiale européenne, une grave collision d'objets en orbite se produit à une fréquence d'environ tous les cinq ans. Et la fréquence de cinq collisions par an, rendant presque impossible le lancement de nouveaux satellites, est attendue vers le 22ème siècle. Deuxièmement, de telles collisions ne renverseront pas tous les satellites sur toutes les orbites; dans l'espace, il existe à la fois des routes relativement sûres et des intersections très dangereuses.
La concentration de satellites sur des orbites spécifiques, source
Orbite terrestre basse . Son principal avantage est que plus l'altitude orbitale est basse, plus le satellite freine rapidement contre les restes de l'atmosphère et brûle dans ses couches denses. Pour des altitudes allant jusqu'à 600 km, selon la zone et la masse de l'appareil, le temps peut varier considérablement, mais les estimations de l'Agence spatiale européenne indiquent que dans 25 ans, tous les débris disparaîtront sans notre participation.
Distribution orbitale des objets dans le modèle MASTER de l'Agence spatiale européenne Orbites
polaires et héliosynchrones... Les orbites avec une inclinaison de 90 ° et une altitude de 800 à 1200 km sont désormais les endroits les plus dangereux de l'espace. Premièrement, de nombreux satellites y ont déjà été lancés - ces orbites sont très pratiques pour observer la Terre. En outre, les orbites se croisent au-dessus des pôles, où le danger de collision augmente plusieurs fois, et la collision est possible à n'importe quel angle, y compris de face, lorsque l'énergie maximale est libérée et que les débris sont dispersés sur une variété de trajectoires. Et enfin, les débris de la collision de 2009 volent déjà ici, lorsque le satellite soviétique Kosmos-2251 et l'Iridium-33 en état de marche sont entrés en collision sur des trajectoires croisées et ont formé 2 296 débris visibles. En fait, cette collision a eu lieu à l'endroit le plus probable - près du pôle à une altitude de 789 km.Les constellations de satellites rendront cet endroit encore plus dangereux - OneWeb devra travailler sur une orbite polaire à une altitude de 1200 km, et Starlink prévoit d'indiquer des orbites à des hauteurs de 1100, 1325, 1130 et 1275 km, et la société a déjà été priée de se limiter uniquement aux appareils à une altitude de 550 km.
Satellites de navigation en orbite moyenne . Les satellites GLONASS sont situés dans trois avions à une altitude de 19400 km, GPS - 20180, Beidou - 21500 et Galileo - 23222. Cela suffit pour former des éclats de densité visibles sur les graphiques, mais même en tenant compte des appareils cassés, la probabilité de collision ici est très faible - Il n'y a pas encore tellement de satellites, mais il y a encore assez d'espace.
Orbites de géotransition . Les sursauts de densité visibles sur les graphiques donnent des orbites de transfert géostationnaire, dans lesquelles restent les derniers ou avant-derniers étages des fusées qui placent les satellites sur des orbites géostationnaires. La vitesse caractéristique requise différente (delta-V) donne jusqu'à trois groupes visibles - de Baïkonour, Cap Canaveral et Kourou. Il n'y a pas de véhicules vivants ici, seulement des débris anciens, et jusqu'à présent, la probabilité d'une collision est relativement faible.
, NASA
... Il est très pratique pour le fonctionnement de satellites relais et de dispositifs météorologiques qui observent tout l'hémisphère, il y a donc relativement beaucoup de satellites, et le fait qu'il soit utilisé depuis longtemps signifie qu'il y a suffisamment de vieux débris cassés. Les forces qui ont un effet dérangeant sur l'orbite et nécessitent une consommation de carburant pour la maintenir, ici, dans un sens particulier, aident à «enlever les débris» - la Lune qui est laissée sans carburant ou sans vaisseau spatial cassé se met progressivement en orbite avec une inclinaison de 15 °, et la légère asymétrie de la Terre place des débris dans l'un des deux points d'équilibre. Mais ici, il y a des objets en orbite avec une excentricité élevée (allongée, non circulaire), donc des collisions avec une vitesse relative allant jusqu'à 4 km / s sont possibles. Il a également sa propre orbite funéraire un peu plus haute,et une proportion croissante de satellites vit au point de manquer de carburant, dépensant ses dernières gouttes en soins civilisés dans le cimetière. De plus, la particularité de l'orbite géostationnaire est qu'un satellite charognard spécial peut réellement fonctionner ici (par exemple, sur une orbite polaire, il ne pourrait mettre les choses en ordre que dans les véhicules volant dans le même avion).
Le combat pour la propreté
Comme on dit, poser et comprendre un problème est déjà la moitié de la solution. Le fait que le syndrome de Kessler se développe lentement signifie que l'humanité a une chance d'y faire face. Ce ne sera pas facile - les objets déjà dans l'espace généreront progressivement de plus en plus de débris par eux-mêmes, et personne n'acceptera d'introduire un moratoire sur le lancement de nouveaux satellites. Mais le problème n'est pas insoluble non plus - ces dernières années, une variété de projets de nettoyage des débris spatiaux sont apparus - des voiles et des systèmes de câbles aux idées extravagantes comme les filets.ou recycler les déchets en carburant pour les vols de charognards. Il n'y a pas encore de normes et d'exigences obligatoires, mais on peut espérer que dans un avenir prévisible, les véhicules commenceront à recevoir des systèmes fiables capables de désorbiter même des satellites cassés., La victoire sur le syndrome de Kessler sera l'une des tâches importantes du 21e siècle que l'humanité devra résoudre s'il ne veut pas être laissé sans accès à l'espace.