Rage de route de l’ère spatiale : droit de passage au-dessus de la ligne Karman

Par une nuit noire de 2006, je me rendais à mon bureau à vélo, inconscient des innombrables objets fabriqués par l’homme en orbite dans le ciel au-dessus de moi à des milliers de kilomètres à l’heure. Mon attention s’est plutôt concentrée sur une voiture en direction du nord qui traversait un passage souterrain d’autoroute à des dizaines de kilomètres à l’heure, inconsciente de mon phare en direction du sud. La voiture a fait une embardée dans la voie de virage à gauche pour se rendre à la bretelle d’accès à l’autoroute. Le problème? Je n’étais qu’à quelques mètres de franchir l’entrée de cette rampe d’accès ! Alors que la voiture se précipitait dans son virage à gauche, on m’a présenté une décision en une fraction de seconde : ralentir, et éventuellement s’arrêter au milieu de la rampe d’accès, ou simplement foncer et espérer pour le mieux.

Un graphique représentant un cycliste qui traîne sur le point de gêner un conducteur de voiture qui accélère
En bleu : cycliste terrifié. En rouge : une voiture roulant à grande vitesse dans un virage sans ralentir.

D’après la loi, j’avais le droit de passage. Mais ce n’était pas le moment de commencer à discuter de priorité avec le conducteur du véhicule qui menaçait de me transformer en une tache sombre sur la route. J’ai suivi mon instinct et mes jambes ont brûlé en conséquence alors que je filais à toute vitesse sur cette entrée de rampe de toutes mes forces. La voiture venant en sens inverse a raté ma roue arrière de quelques pieds ! Ce qui aurait pu se terminer par un désastre et peut-être même la mort avait entraîné un quasi-accident.

Les véhicules terrestres ont généralement des lois et des règlements qui spécifient et imposent un comportement approprié. J’avais parfaitement le droit de m’attendre à ce que la voiture venant en sens inverse soit attentive à son environnement ou au moins ralentisse à une vitesse normale avant de faire ce virage. En revanche, le contrôle du trafic en orbite terrestre évoque des pensées d’acheteurs fous de bonnes affaires entassés dans un magasin à grande surface le Black Friday.

Donc, le trafic des engins spatiaux en orbite est vraiment gratuit ? S’il y avait des règles strictes, comment peuvent-elles être appliquées ? Avant d’explorer les réponses à ces questions, examinons le problème dont nous sommes ici pour discuter : des objets dans l’espace se heurtant à d’autres objets dans l’espace.

Ce qui se passe en orbite reste en orbite

Lorsqu’un objet est mis en orbite, il ne revient pas facilement sur Terre tant qu’il n’est pas forcé de sortir de son orbite avec un propulseur ou jusqu’à ce que la désintégration orbitale permette à la traînée atmosphérique de l’arracher du ciel. En conséquence, les satellites fonctionnels ne sont qu’une partie de ce qui orbite autour de la Terre. Des satellites abandonnés, des débris de vaisseaux spatiaux brisés et d’innombrables autres objets fabriqués par l’homme trop petits pour être mesurés déferlent au-dessus de nos têtes en ce moment même.

La Terre vue de l'espace, entourée d'un nuage de points blancs représentant des satellites et des débris en orbite
Il y a une quantité incroyable de choses en orbite autour de la terre. [Source: ESRI Satellite Map]

Le plus ancien exemple connu de tels débris est le satellite de recherche Vanguard 1, lancé en 1958. Il a cessé de fonctionner en 1964, mais le satellite et son troisième étage d’ascension restent en orbite à ce jour. On ne s’attend pas à ce qu’ils se désorbitent avant l’année 2198 environ. Heureusement, le Vanguard 1 est sur une orbite qui n’affectera probablement pas les autres, mais ce n’est pas le cas pour tous les satellites morts.

En 2009, le russe Cosmos 2251, un satellite déclassé et incontrôlé à 790 km d’altitude s’est écrasé sur le satellite Iridium 33. Leur vitesse combinée était de 42 000 km/h (26 000 mph). Bien que le Cosmos 2251 soit inutilisable, il n’aurait pas pu s’écarter même s’il l’avait voulu – il n’avait aucune capacité de manœuvre même lorsqu’il était en bonne santé. En 2011, la collision pourrait être responsable de plus de 1 000 débris traçables de plus de 10 cm. À peu près à la même époque, la Station spatiale internationale a dû manœuvrer pour éviter les collisions avec certains de ces débris, l’équipage s’abritant à l’intérieur de capsules Soyouz amarrées au cas où. Tout s’est bien passé.

Bien sûr, les satellites russes égarés ne sont que la pointe d’un iceberg. Les étages d’ascension, les vieux satellites et même les débris de la destruction intentionnelle d’un satellite en 2007 sont tous en orbite, prêts à entrer en collision avec tout ce qui se trouve sur leur chemin. Cela signifie-t-il que l’orbite terrestre est un terrain vague de déchets, inhabitable par tous les vaisseaux spatiaux les plus lourdement blindés ? Pas assez.

Rencontres rapprochées du genre nerd

Lorsque des objets en orbite s’approchent à moins d’un kilomètre les uns des autres, cela est considéré comme une « rencontre rapprochée ». Une des raisons à cela pourrait être qu’il est très difficile de suivre de petits objets voyageant à des vitesses orbitales, et il doit donc y avoir une marge d’erreur. Cela est particulièrement vrai en orbite terrestre basse où la distance parcourue sur chaque orbite est inférieure à celle d’une orbite plus élevée. Et c’est l’orbite terrestre basse qui est la plus souhaitable pour une grande majorité d’opérateurs de satellites de communication, en particulier ceux qui recherchent des communications à faible latence comme Starlink et OneWeb.

Les satellites Starlink peu de temps après leur lancement
Des rangées de satellites Starlink sur le point d’être mises en orbite [Source: Starlink]

Beaucoup ont examiné le grand nombre de satellites que SpaceX a lancés pour Starlink en tant que contributeur aux déchets spatiaux. S’il y a toujours matière à débat, les satellites Starlink ont ​​été conçus pour pouvoir se désorbiter sur commande, et leur orbite très basse signifie que même si un satellite devient incontrôlable, il rentrera tout seul dans l’atmosphère dans les 5 ans suivant sa panne.

Alors que Starlink, OneWeb et d’autres opérateurs de satellites ont construit des satellites capables de manœuvrer pour éviter les collisions et même de se retirer de l’orbite, il existe d’autres problèmes qui ont causé des rencontres rapprochées et des quasi-accidents. La première est que de nombreux satellites manquent de moyens de navigation, ou que leurs opérateurs évitent de telles manœuvres pour économiser de la précieuse ergole qui ne peut pas être rechargée.

Le deuxième problème est le manque de communication et de coopération entre les opérateurs de satellites. En 2009, le satellite de l’ESA Aeolus Earth a été contraint à un jeu de poulet spatial avec un satellite Starlink que SpaceX avait déplacé sur une orbite conflictuelle. SpaceX a tenu bon, obligeant l’ESA à dépenser du carburant précieux pour écarter son vaisseau spatial.

Certains pourraient pointer du doigt SpaceX et dire qu’ils ont mal agi, et c’est un sujet pour un autre article. Mais SpaceX a-t-il enfreint des lois ou des règles ? Non.

Plus de lancements, plus de courrier indésirable, plus de problèmes

La discussion jusqu’à présent s’est concentrée sur certains des problèmes qui ont surgi à cause des débris spatiaux, des trajectoires orbitales conflictuelles et des intérêts divergents. Y a-t-il une solution ? Probablement.

Pour comprendre toutes les solutions possibles, nous devons jeter un dernier coup d’œil au cœur du problème : le contrôle du trafic. Lorsque nous pensons au contrôle du trafic, il est plus facile de penser au trafic que nous connaissons le mieux : les automobiles, les navires et les aéronefs. Chaque mode a ses propres entités de gouvernance qui exercent une surveillance à plusieurs niveaux, qu’il soit local, régional, étatique ou national. Les traités et les organisations internationaux ont leur mot à dire sur ce qui est acceptable à l’échelle mondiale. La coopération entre tous permet des voyages relativement sûrs et contrôlés vers et depuis toute destination coopérante. Qu’est-ce qui est au cœur de tout ce contrôle de la circulation d’une manière ou d’une autre ? Droit de passage : L’idée qu’une entité a le droit d’affirmer son chemin au détriment d’une autre.

Mais une fois que nous atteignons la ligne de Kármán qui sépare l’atmosphère terrestre de l’espace extra-atmosphérique, tout cela passe par la fenêtre.

Là où il y a un testament, il y a un droit de passage

Apprivoiser la bête du contrôle du trafic orbital est sur le radar des régulateurs depuis de nombreuses années. En 2002, le Comité de coordination inter-agences sur les débris a publié un rapport (PDF) recommandant aux opérateurs de satellites de retirer les engins spatiaux et leurs étages d’ascension des orbites couramment utilisées pas plus de 25 ans après la fin de leurs missions. Cependant, tous n’ont pas respecté cette règle, et tous n’en ont même pas la capacité.

Les objets sur des orbites inférieures à 600 km suivront naturellement la règle des 25 ans, mais ceux à grande altitude auront besoin de technologie pour s’y conformer. Actuellement, il n’y a aucune incitation à suivre la règle des 25 ans, et il n’y a pas d’accords juridiquement contraignants en place pour appliquer des moyens de dissuasion. Avec l’apparition de nouveaux opérateurs et le lancement par les opérateurs historiques de dizaines de charges par an, le problème continue de s’aggraver. Ce qui peut être fait?

Une société de recherche financée par le gouvernement américain appelée The Aerospace Corporation a récemment publié un rapport sur le sujet. Le rapport a suggéré diverses formes d’incitation, allant de la gestion gouvernementale directe et de l’assurance collision obligatoire aux crédits de désorbite qui peuvent être échangés comme des crédits de carbone.

Nous ne pouvons pas non plus nous empêcher de nous demander si, à mesure que la densité d’objets sur diverses orbites augmente, la redéfinition de ce qui constitue une rencontre rapprochée aidera à apaiser les peurs. Les règles de circulation orbitale pourraient-elles jamais rattraper la loi et l’application terrestres, ou les opérateurs s’éviteront-ils toujours comme des vélos mal éclairés la nuit ? Les futures entreprises spatiales commenceront-elles à obtenir des démérites sur leur licence pour comportement non coopératif ? Le temps nous le dira. Nous aimerions entendre vos réflexions sur le sujet dans les commentaires ci-dessous!