Ce phénomène s’appelle le «syndrome Kessler», et il pourrait réduire à néant les réseaux de télécommunications et de télévision, ainsi que le système de géolocalisation par GPS, tous trois utilisant des satellites. «D’ici à quelques décennies, il est quasi certain qu’auront lieu une ou plusieurs collisions entre des débris situés en orbite, voire avec des engins spatiaux actuellement fonctionnels. Ce qui engendrera d’autres fragments en cascade», au point de rendre les orbites basses trop encombrées et dangereuses pour être occupées. «Il y a donc un consensus fort sur la nécessité urgente d’agir dès à présent pour commencer à enlever ces débris», a résumé Heiner Klinkrad, directeur du département des débris spatiaux à l’Agence spatiale européenne (ESA), en conclusion de la 6e conférence sur ce sujet qui s’est tenue cette semaine à Darmstadt (Allemagne).

Le problème est relativement connu. Depuis le Spoutnik en 1957, près de 5000 lancements ont eu lieu, plaçant en orbite 6000 satellites. Or seuls 800 sont encore opérationnels! Et quelque 240 explosions ont eu lieu en orbite, la dernière importante en 2007 lorsque la Chine a détruit l’un de ses satellites avec un missile. Tout cela sans compter divers objets de tous types, des pans entiers d’engins spatiaux ou de panneaux solaires abandonnés jusqu’aux éclats de peinture ou déchets de carburants. Bref, un spectre très large de déchets qui tournent autour de la Terre.

Il y aurait ainsi en orbite terrestre environ 29 000 objets de plus de 10 cm de diamètre, les plus dangereux, qui sont répertoriés et suivis. Et environ 760 000 dont la taille varie entre 1 et 10 cm, sans même parler des quelque 160 millions de fragments de l’ordre du millimètre. Et le nombre va croissant, au fur et à mesure des lancements bien sûr, mais aussi des collisions entre engins importants – il y en a eu moins de dix à ce jour, la dernière en 2009 lorsque deux satellites (l’un américain, l’autre russe) se sont télescopés.

Cette pollution se loge à diverses altitudes. Les objets situés à quelques centaines de kilomètres de la Terre ont de fortes chances d’y retomber d’ici peu, freinés qu’ils sont par les couches supérieures de l’atmo­sphère. Mais leur nombre est maximal entre 700 et 900 km. Le reste se trouve sur l’orbite géostationnaire, à 36 000 km, où volent les satellites de télécommunication.

Heiner Klinkrad rappelle les dégâts que peuvent occasionner ces déchets spatiaux: «Un débris de 10 cm se déplaçant en moyenne à la vitesse de 27 000 km/h détruirait complètement un satellite s’il le heurtait. Et un morceau de 1 cm ferait le même effet sur l’engin que l’explosion d’une grenade à main à sa proximité!»

Les débris les plus petits étant de loin les plus nombreux, il n’est pas rare qu’ils menacent également la Station spatiale internationale (ISS): plusieurs fois par année, les astronautes qui y séjournent doivent donc se réfugier dans le module de secours lorsque la menace d’une collision se précise.

Durant la conférence de Darmstadt, les scientifiques ont aussi estimé les coûts financiers si cet effet Kessler avait effectivement lieu. Le remplacement du millier de satellites actifs en orbite reviendrait ainsi au minimum à 100 milliards de dollars. Ce qui fait dire à Heiner Klinkrad que, «quelle que soit la solution qu’il faudra implémenter, il faudra comparer son coût à la perte complète des systèmes actuels volant dans l’espace proche». Autrement dit: il s’agit pour les Terriens de se donner dès aujourd’hui les moyens d’agir! a-t-il plaidé.

Mais que faire? De quelle manière? Et quelle est l’échéance? Christophe Bonnal, du Centre national français d’études spatiales CNES, a d’abord présenté les résultats de récentes estimations: «Nous n’avons bien sûr que des modèles d’évolution de la quantité et de la répartition des débris spatiaux. Il y en a sept. Mais tous convergent pour dire que si l’on ne retire aucun de ces déchets, le nombre global va augmenter.» En d’autres termes: il ne faut en rien espérer que le problème se résolve de lui-même. «Par contre, les calculs montrent qu’en retirant chaque année entre 5 et 10 de ces objets des orbites basses, la situation pourrait se stabiliser.»

Plusieurs analyses fines ont été lancées dans divers pays. En France, Astrium a été mandaté par le CNES pour en mener une, appelée OTV. «L’objectif est de catégoriser les types de débris que l’on veut attaquer, proposer des concepts pour les désorbiter, établir des estimations économiques pour ce type de mission, puis proposer une feuille de route pour réaliser ces missions», explique Olivier Colaitis, coordinateur des activités «débris spatiaux», en admettant que ces travaux viennent de commencer, en collaboration avec plusieurs institutions scientifiques européennes, dont l’EPFL.

Les systèmes d’observation et de suivi depuis la Terre sont également constamment améliorés et affinés. «Nous avons ainsi pu mener des mesures de suivi avec le télescope Magellan, et son diamètre de 6,5 mètres», a expliqué Thomas Schildknecht, représentant du Comité international pour la recherche spatiale (COSPAR).

A propos des concepts, il s’agit de dessiner les plans pour agir. Lorsque c’est possible… Certains objets posent en effet un énorme casse-tête. Le satellite européen Envisat et ses 8,2 tonnes par exemple, lancé en 2002 et inactif depuis 2012. Aucun système de désorbitage n’ayant été prévu, les scientifiques se demandent sérieusement quoi faire de ce déchet gros comme un bus anglais à deux étages. «Il est parmi nos cœurs de cible», confirme Heiner Klinkrad. Il faudrait, pour le désorbiter, acheminer vers lui un autre vaisseau, l’agripper, et le pousser vers les couches basses de l’atmosphère. «Mais il faudrait pour cela plusieurs centaines de kilos de carburant chimique, qu’il s’agit d’amener dans l’espace…» Ce qui n’est pas une sinécure.

Durant la conférence ont été à nouveau présentés, certes avec plus détails, les deux types de systèmes principaux prévus pour faire le ménage dans l’espace. Le premier privilégie un contact avec le déchet: un engin robotisé s’en approche, le capture (à l’aide d’un filet, d’un harpon, d’une pince, de tentacules mécaniques), puis le force à rejoindre les couches supérieures de l’atmosphère, où le binôme finit par se consumer. Le second type consisterait à pousser le déchet à l’aide d’un flux de particules chargées (ions) généré par le véhicule spatial éboueur. «Mais il est clairement ressorti une chose de la conférence de Darmstadt, explique Muriel Richard, du Space Center de l’EPFL: il ne sera pas admis de désorbiter un déchet spatial sans savoir quelle zone de la surface de la Terre ses fragments pourraient toucher au terme de leur chute. Autrement dit, les plans de nettoyage «sans contact» passent en retrait, tandis que les systèmes du premier type seront favorisés.» Ce qui tombe bien puisque le Space Center est justement en train d’en développer un, baptisé Clean Space One.

Cet engin a été présenté au printemps 2012 (lire LT du 16.02.2012). Cube de 30 cm d’arête, propulsé par un moteur électrique (tirant profit de l’accélération de particules ionisées), il aura pour tâche de capter des déchets aussi gros que des boîtes à chaussures, pour les désorbiter. «Depuis l’an dernier, nous avons bien avancé dans le design conceptuel de l’engin, confie Muriel Richard. Nous avons aussi développé les instruments embarqués, comme ceux qui serviront à la navigation et au repérage du débris-cible, ainsi que le système qui servira au captage, pour lequel trois options sont encore ouvertes: une pince à quatre doigts, un dispositif de bras-poignet-main robotisé mis au point par la HES-SO de Genève ainsi qu’un mécanisme de matériaux déformables simulant une trompe d’éléphant développé par l’EMPA.» Ne reste plus à l’équipe suisse qu’à assurer le budget estimé de 10 à 15 millions de francs. «Nous n’avons pour l’instant pas trouvé les fonds nécessaires», regrette Muriel Richard. Comment l’expliquer, vu l’urgence de l’enjeu? «Nous comprenons que l’ESA se tourne en priorité vers ses contracteurs importants, comme Astrium. Nous espérons les obtenir auprès de privés, qui partageraient notre vision», explique la chercheuse, avant d’indiquer avoir tout de même eu, à Darmstadt, des discussions très positives avec les responsables de l’Agence spatiale européenne.

En Allemagne, un projet, mené par l’agence spatiale allemande DLR en collaboration avec Astrium et baptisé DEOS, est plus avancé. Il s’agit toutefois de la mise sur pied d’un engin démonstrateur permettant d’agripper un engin spatial afin de le réparer pour en rallonger la durée de vie. Selon le calendrier, DEOS pourrait être lancé en 2018 déjà. «Certains aspects techniques pourront probablement être utilisés pour le désorbitage de gros débris spatiaux», a indiqué Manuel Metz, de la DLR.

Quoi qu’il en soit, tous les acteurs et observateurs du domaine s’accordent à dire qu’il faudra encore un certain temps avant que les premiers engins-éboueurs de l’espace soient lancés. D’autant que, selon la législation internationale, et parce qu’il faut demander aux propriétaires de chaque engin spatial même désaffecté l’autorisation de le désorbiter, chaque pays ne peut s’attaquer qu’aux déchets qu’il a lui-même produits, ce qui risque de limiter les efforts totaux. Cela sans même mentionner le rôle que jouent les militaires dans ce domaine stratégique: «Dès que l’on scrute depuis le sol les déchets spatiaux, on voit aussi d’autres choses: des satellites qui surveillent tel territoire, ce que fait tel autre engin… Des données souvent secrètes. Or les militaires sont inquiets de voir des civils y avoir accès…», confiait l’an dernier au Temps Jean-Jacques Dordain, le directeur général de l’ESA (lire LT du 16.02.2012).

Raison pour laquelle Claudio Portelli, de l’Agence spatiale italienne, a appelé au nom de toutes les instances participantes à cette conférence à la création d’une agence qui serait placée sous l’égide des Nations unies, et dont le rôle serait de coordonner les activités de toutes les nations impliquées dans ce domaine.