Selon diverses estimations, la quantité de débris spatiaux sur l'orbite terrestre varie de 220 à 300 000 objets. Dans le même temps, les objets d'un diamètre supérieur à 1 cm représentent 20 à 33% (de 60 000 à 100 000) de tous les débris spatiaux. Imaginez simplement quel effet une "balle astronomique" peut avoir sur un vaisseau spatial qui passe. Bien sûr, à l'échelle de notre orbite, cela semble insignifiant, mais selon les scientifiques, après 2055, du fait de l'autodestruction mutuelle des débris déjà en orbite, le problème des débris spatiaux deviendra un sérieux obstacle à la poursuite de l'espace. exploration. Maintenant plus sur ceci et d'autres conséquences possibles.
L'essence du problème
Menace physique
En fait, la menace la plus évidente des débris spatiaux est la menace d'une collision physique. Au niveau actuel de développement technologique, il n'y a aucun moyen de protéger le vaisseau spatial d'un petit objet, de la taille d'une balle, se déplaçant à une vitesse de 10 km / s. Eh bien, il n'est pas nécessaire de bégayer sur la protection contre les objets plus grands, bien qu'il y en ait beaucoup moins en orbite. Outre la menace de dommages et de destruction d'objets lancés depuis la Terre, il existe un grand nombre de satellites différents en orbite, nécessaires au fonctionnement de divers services. GPS, météorologie et beaucoup de choses en général. La destruction de l'un d'entre eux ne rendra pas l'ensemble du système non viable, mais face à une augmentation de la quantité de déchets à l'avenir, cela peut sérieusement affecter les performances de ces systèmes. En dehors des prévisions pour l'avenir,dans le présent et dans le passé, il existe des exemples de collisions d'engins spatiaux avec des débris:
Pendant toute la durée du programme de la navette, ils ont trouvé environ 170 traces sur les vitres de la collision, heureusement avec des microparticules (0,2 mm de diamètre). Environ 70 fenêtres ont été remplacées. L'image de gauche montre un cratère de 2,5 mm provenant d'une particule de peinture.
- En juillet 1996, un satellite français est entré en collision avec le troisième étage de la fusée française Arian, lancée beaucoup plus tôt;
Fusée française Arian. Source - ESA
- Le 29 mars 2006, le satellite russe Express AM11 est entré en collision avec des débris spatiaux. À la suite de la collision, le système de contrôle thermique a été dépressurisé, le satellite a perdu son orientation et a entamé une rotation incontrôlée.
- Le 10 février 2009, le satellite russe Kosmos-2251, mis hors service en 1995, est entré en collision avec le satellite commercial américain Iridium 33.
Collision du Cosmos-2251 et de l'Iridium 33. Source - vermarushabh.blogspot.com
Pour contrôler les débris, les agences spatiales maintiennent des registres appropriés qui permettent de suivre des objets relativement grands (à partir de quelques centimètres). Par example. Sur la base des données disponibles, l'ISS ajuste sa position en orbite plusieurs fois par an afin d'éviter une collision.
Syndrome de Kessler
En plus de la menace de destruction physique, les débris spatiaux peuvent être la raison de l'inadaptation totale de l'espace proche à une utilisation pratique. Cette théorie est décrite par le soi-disant syndrome de Kessler, décrit par le consultant de la NASA Donald Kessler en 1978. L'essence de cette théorie réside dans «l'effet domino». À mesure que le nombre d'objets en orbite augmente, le nombre de sources potentielles de débris augmente également. La collision de deux grands objets se traduira par un grand nombre de nouveaux objets plus petits. À leur tour, chacun d'eux peut entrer en collision avec un autre objet. Ainsi, une "réaction en chaîne" se produit, conduisant à l'apparition de plus en plus de débris. En conséquence, avec un nombre de collisions suffisamment important, la quantité de débris générés en orbite rendra son utilisation impossible.
Cependant, sur des orbites basses, l'interaction avec l'atmosphère réduit progressivement la quantité de débris, ce qui nous amène à la menace suivante.
La chute des débris spatiaux sur Terre
Les objets en orbite basse sont toujours sous l'influence de l'atmosphère terrestre et ralentissent progressivement, de sorte qu'après un certain temps, ils commencent à décliner et à pénétrer dans les couches les plus denses de l'atmosphère. De nombreux objets brûlent dans l'atmosphère, mais il y en a aussi qui atteignent la surface de la planète. Ainsi, selon la NASA, presque chaque année, des fragments séparés d'engins spatiaux atteignent la surface de la Terre.
La source - oyla.xyz
Cimetière de vaisseaux spatiaux
Point Nemo est le plus éloigné de la terre sur Terre, également appelé le pôle océanique de l'inaccessibilité. Le pôle d'inaccessibilité est l'endroit le plus difficile à atteindre en raison de son éloignement, généralement du littoral. La terre la plus proche est à 2688 kilomètres de Point Nemo, et l'endroit peuplé le plus proche est périodiquement l'ISS, qui passe en orbite au-dessus de cet endroit. Sa faible teneur en nutriments (le cycle du Pacifique Sud empêche les nutriments d'atteindre la zone) et sa distance par rapport aux eaux côtières rendent le site pratiquement sans vie, faisant de Point Nemo un lieu de sépulture idéal pour les engins spatiaux. De temps en temps, cette zone est appelée le cimetière des vaisseaux spatiaux. Certaines sources russophones appellent cette zone fermée à la navigation,mais à en juger par l'absence de documents normatifs et de règlements sur la procédure d'inhumation (dont un peu plus bas), cette interdiction est de nature recommandative. Le Chili et la Nouvelle-Zélande partagent la responsabilité du mouvement des navires dans cette région. Quelques jours avant la descente de l'engin spatial, les agences spatiales préviennent les services de ces pays qui, à leur tour, transmettent aux pilotes et capitaines de navires des avertissements appropriés pour éviter cette zone.qui, à leur tour, transmettent des avertissements appropriés pour éviter la zone aux pilotes et aux capitaines en mer.qui, à leur tour, transmettent des avertissements appropriés pour éviter la zone aux pilotes et aux capitaines en mer.
— gizmodo.com
Comme pour toute autre opération spatiale, l'élimination d'un engin spatial nécessite une préparation appropriée. Après avoir effectué les calculs nécessaires et averti les autorités locales, l'appareil, ayant atteint l'emplacement souhaité, commence à freiner. Comme mentionné ci-dessus, les satellites petits et compacts, en règle générale, n'atteignent pas la surface de la terre et sont brûlés par frottement. Diverses structures réfractaires atteignent la surface de l'eau. Par exemple, cette section est utilisée par le centre de contrôle de mission russe pour l'élimination des camions sans pilote spatiaux de la série Progress. À propos, à la suite de l'enterrement, des parties de l'engin spatial peuvent se disperser sur une grande surface. Ainsi, par exemple, les vestiges de la station Mir, inondée en 2001, éparpillés sur 3 000 kilomètres.Une caractéristique similaire est devenue à plusieurs reprises la cause de l'urgence. En 1979, une partie de la station américaine Skylab est tombée sur le territoire australien, en 1991 l'épave de la station Salyut-7 est tombée sur le territoire argentin. Toujours en 1997, une partie non brûlée d'une roquette est tombée sur une femme dans l'Oklahoma. Heureusement, tous ces cas se sont produits sans faire de victimes. Désormais, chaque année, plusieurs dizaines de navires trouvent leur dernier refuge dans le cimetière des vaisseaux spatiaux, qui, étant en orbite, sont une source de plus grande menace.Chaque année, plusieurs dizaines de navires trouvent leur dernier refuge dans le cimetière des vaisseaux spatiaux, qui, étant en orbite, sont une source de plus grande menace.Chaque année, plusieurs dizaines de navires trouvent leur dernier refuge dans le cimetière des vaisseaux spatiaux, qui, étant en orbite, sont une source de plus grande menace.
Infographie TASS. La source - tass.ru
Orbite funéraire
En plus du cimetière au sol, il y a aussi une orbite dans laquelle des engins spatiaux déjà épuisés sont envoyés pour réduire la probabilité de collisions avec ceux qui travaillent encore. Il existe deux orbites d'élimination officielles: pour les engins spatiaux en orbite géostationnaire et pour les satellites de reconnaissance militaire à propulsion nucléaire.
Une orbite géostationnaire est une orbite située au-dessus de l'équateur de la Terre, dans laquelle un satellite artificiel a la même vitesse angulaire que la Terre, c'est-à-dire est toujours au même endroit sur Terre. Cette orbite est utilisée pour accueillir des satellites de communication et de radiodiffusion télévisuelle et est située à une altitude de 35 786 kilomètres au-dessus du niveau de la mer. Après avoir travaillé, le satellite mesure environ 200 km (pour chaque satellite, la distance est calculée individuellement).
Augmentation du nombre de satellites artificiels de la Terre. Source - Agence spatiale européenne.
Une autre orbite funéraire se trouve à une altitude de 600 à 1000 kilomètres. Des satellites militaires dotés d'une centrale nucléaire sont envoyés sur cette orbite. À titre provisoire, ces satellites seront en orbite pendant environ 2 mille ans, après quoi la gravité terrestre les attirera.
Solutions
En général, trouver des moyens de résoudre ce problème n'est pas différent de résoudre le problème de l'encombrement créatif sur votre bureau, seule l'échelle du premier est légèrement plus grande. Il y a deux façons: créer moins de déchets ou nettoyer l'ancien.
Réduction des déchets générés
Comme le dit le proverbe, "Ce n'est pas là où ils nettoient, mais là où ils ne jettent pas de déchets!" En fait, c'est le point. Les principales orientations pour réduire les déchets générés comprennent les mesures suivantes:
- Réduire la masse du véhicule lancé:
Moins de poids signifie moins de déchets potentiels. C'est simple.
- Augmentation de la durée de vie des engins spatiaux:
Plus les satellites fonctionneront longtemps, moins il y aura de vols de remplacement.
- Minimiser le nombre de pièces d'engins spatiaux restant dans l'espace extra-atmosphérique:
Élimination des pièces usées et du vaisseau spatial lui-même, ou retour de pièces sur Terre.
Comme vous pouvez le voir, les deux premiers points se croisent avec les directions générales du développement de l'astronautique. Le dernier point introduit également quelques ajustements dans la construction des missiles. Comment organiser correctement l'élimination des pièces usagées? L'une des directions en développement est l'utilisation de matériaux qui permettent aux lanceurs de mettre l'appareil en orbite puis de brûler dans l'atmosphère. Ceux. un tel matériau doit résister à toutes les charges de décollage, et en même temps ne doit pas être super réfractaire afin de brûler dans l'atmosphère en raison du frottement. Cela ressemble à une sorte de paradoxe. Pour le moment, il n'y a pas de tels matériaux dans les fusées.
La deuxième façon est le retour des pièces de l'engin spatial sur la Terre. Les exemples les plus évidents sont les étapes réutilisables de SpaceX et le programme Space Shuttle.
Élimination des déchets existants
Contrairement aux véhicules conçus avec l'idée de recyclage, les débris en orbite ne peuvent pas s'utiliser. Tous les projets actuels de «nettoyage» des débris spatiaux sont soit en développement, soit sous forme d'idée. De nombreuses idées ont été exprimées, qui peuvent être classées comme suit:
- Les lasers
L'essentiel est de détruire les débris avec un laser. Eh bien, cela semble fantastique.
- Capturer
Capturez les débris avec un filet robuste et envoyez-les dans l'atmosphère. D'ailleurs, en 2019, l'appareil britannique RemoveDebris a pu capturer un fragment du satellite.
- des ballons
Une grosse boule doit s'enrouler autour des débris, tout en augmentant leur résistance et en accélérant le processus d'entrée dans les couches denses de l'atmosphère.
- Remorqueur à voile solaire
Une voile solaire est un appareil qui utilise la pression de la lumière pour propulser un vaisseau spatial. Comme prévu, un tel appareil s'accrochera aux débris et le sortira de son orbite.
- Nuage de tungstène
Comme prévu, le nuage de tungstène descendra lentement vers la Terre, ralentissant simultanément les débris.
- Machines à suicide
Un tel dispositif devrait littéralement pousser des objets dangereux dans l'atmosphère et, en même temps, sortir de son orbite.
- Camions poubelles orbitaux
L'appareil collectera les débris en orbite et les traitera.
Un collecteur de débris spatiaux russe qui recycle les débris spatiaux en carburant. Source - russianspacesystems.ru
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