Le document aborde la problématique des débris spatiaux et leur impact sur l'environnement et les opérations spatiales. Il présente des données sur la quantité de débris en orbite, les risques de collisions et propose des solutions pour la gestion et la prévention des débris. Finalement, il évoque un projet collaboratif d'étude des débris en interrogeant un expert en astronautique.

1. Le thème général: L’environnement: victime du progrès? La problématique: Dans quelle mesure les modifications de l’environnement sont-elles irréversibles?

3. Le sous-thème: La pollution de l’espace La problématique: Comment les débris spatiaux influencent-ils l’espace destiné au lancement des satellites?

5. Le plan

6. Définition des débris spatiaux Dans le domaine de l’astronautique, un débris spatial , est l’objet résiduaire d’une mission spatiale, se trouvant sur l’orbite et ayant une taille supérieure à 10 microns. 1 micron=1µ m=10 -6 m La population en orbite autour de la Terre est composée de satellites opérationnels et de débris spatiaux. I. Présentation générale

7. Les véhicules spatiaux opérationnels sont parfois inclus dans le terme "débris spatiaux" afin de pouvoir établir, une comparaison aisée entre l'environnement naturel constitué, entre autre, par les météorites et l'environnement artificiel, regroupant l'ensemble des objets fonctionnels ou non. I. Présentation générale

8. Satellites géostationnaires Un satellite géostationnaire est un satellite artificiel qui se trouve sur une orbite géostationnaire (orbite située à 35 786 km d'altitude au-dessus de l'équateur, dans le plan équatorial et d'une excentricité orbitale nulle). I. Présentation générale

9. Répartition des débris spatiaux Depuis 1957, il y a eu plus de 4600 lancements et plus de 200 explosions en orbite qui ont généré : 13000 objets > 10 cm (objets catalogués) 200 000 objets entre 1 et 10 cm (objets non catalogués) 35 000 000 objets entre 0.1 et 1 cm (objets non catalogués) II. Environnement

10. La population des objets catalogués (> 10cm) en 3D. On distingue facilement l'orbite géostationnaire et les orbites basses. 1. 2. II. Environnement

11. Moyens d'observation II. Environnement Moyens Domaine de fonctionnement Capacités Radar sol Orbites basses (altitudes inférieures à 2000km) Détection d'objets de plus d'1cm à 1000 km Suivi d'objets de plus de 10 cm Télescope sol Orbite géostationnaire Détection d'objets de plus de 20 cm Suivi d'objets de plus de 50 cm Capteurs embarqués Matériels récupérés Fonction de l'altitude du satellite porteur Orbite très basse pour matériels récupérés Détection d'objets de 1 à 10 m m

12. Ces moyens au sol et en orbite permettent donc d'acquérir deux types de connaissance : une connaissance déterministe et précise pour les objets de plus de 10 cm. une connaissance statistique et moins fiable pour les objets de très petite taille II. Environnement

13. Fctp = Fgrav = Fctp = Fgrav => vs.o = Fctp = la force centripète Fgrav = la force gravitationnelle MTerre = la masse de la Terre Ms.o = la masse de la station orbitale vs.o = la vitesse de la station orbitale K = constante universelle h = la hauteur R = le rayon de la Terre II. Environnement

14. La durée de vie des debris spatiaux La durée de vie en orbite est limitée par la présence de l'atmosphère terrestre même ténue. L'atmosphère va ralentir les objets c'est à dire les freiner et pour ceux qui évoluent sur des orbites basses provoquer à long terme leur rentrée sur Terre. II. Environnement Exemple d'objets spatiaux Orbite (altitudes périgée et apogée) Durée de vie Station Spatiale Internationale 400 km x 400 km entre 6 mois et 1 an SPOT (Système Probatoire d'Observation de la Terre ) 825 km x 825 km 200 ans Objets qui se trouvent sur l’orbite de transfert géostationnaire 200 km x 36000 km environ 10 ans Objets qui se trouvent sur l’orbite géostationnaire 36000 km x 36000 km millions d'années

15. Risques en orbite Les conséquences d'un risque de collision en orbite d’un satellite avec des débris . III. Risques Taille des débris Caractéristiques < 0.01cm Erosion des surfaces Entre 0.01 et 1 cm Dommages significatifs Perforations Conséquences variables suivant l'équipement atteint Entre 1 et 10 cm Dommages très importants > 10 cm Conséquences catastrophiques pour un satellite

16. 4 cas de collision avérés entre objets catalogués : 24 juillet 1996 : La première collision répertoriée a eu lieu en 1996 entre le satellite français Cerise et un débris issu d'une explosion d'un étage supérieur d'Ariane . 17 janvier 2005 : collision entre un étage lanceur américain (Thor) et un débris de lanceur chinois (CZ-4) décembre 1991 (collision identifiée en 2005) : collision entre satellite de navigation russe (COSMOS 1991) et un débris de satellite russe (COSMOS 926) 10 février 2009 : la collision a impliqué deux satellites, dont un actif (IRIDIUM 33), et un satellite russe inactif, mais intact (COSMOS 2251). Les débris générés par cet événement sont nombreux (de l'ordre du millier) et se situent à des altitudes très peuplées (vers 800km). III. Risques

17. Risques au sol Lors des rentrées atmosphériques, les objets traversent les couches de l'atmosphère. Les matériaux chauffent intensément et une grande partie est &quot;sublimée“. Il reste parfois des éléments qui résistent à la rentrée du fait de leur forme et la nature des matériaux composants (acier, titane, composite etc.). Il existe deux types de rentrée atmosphérique : rentrée contrôlée et la rentrée naturelle. III. Risques

18. III. Risques

19. Modifications irréversibles La composition chimique de débris spatiaux : aluminium et matériaux composites. Les débris qui tombe sur la Terre, même si leur rentrée est contrôlée ou non, polluent aussi l’environnement naturel , car ils sont non biodégradable. La seule solution est la construction de matériaux spatiaux biodégradables . III. Risques

20. Solutions La protection. Des m e sures de protection des satellites peuvent être mises en oeuvre pour atténuer les effets d'un impact avec des débris : les blindages spécifiques . L’ é limination. Il s’agirait de nettoyer l'espace pour diminuer le nombre de débris, soit en les récupérant, soit en les faisant rentrer sur Terre. La pr é vention. La solution la plus réaliste est d'éviter de générer de nouveaux débris et de limiter ainsi la prolifération des débris. Il s'agit, par exemple, d'appliquer des m e sures de transfert des étages supérieurs ou des satellites, de désorbiter ou ré-orbiter les satellites, afin de protéger certaines zones d'intérêt. IV. Solutions

21. Le produit final Notre produit final est une maquette basée sur l’interview avec M. Alexandru Conu, un astronome qui travaille à S.A.R.M. Nous avons pens é de parler avec M. Conu sur les th è mes suivantes: Quelle modalité est utilisée pour le contrôle de débris spatiaux ? Une fois tombées sur la Terre, les débris spatiaux se désintègrent par leur nature ou par l’intervention de l’homme? Par quelles méthodes? On peut contrôler les collisions entre les satellites et les débris spatiaux? Comment influencent-ils? (conséquences) C’est la même situation dans le cas de navettes spatiales qui traversent les régions ou se trouvent les débris spatiaux?

23. Groupe de travail: Cormos Andreea Moldovan Anca Dumitrescu Sonia Puiu Cosmina L’ équipe pédagogique: Carmen Boteanu (prof. Chimie) Adina Marino (prof. Français) Despina Ionescu (prof. Français) Nicolas Chaudemanche (prof. FLE) Ileana Patrichi (prof. Physique) Professeur référent: Disciplines utilisées: physique et chimie.

24. Bibliographie: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronautique/; http://mankind-in-space.blogspot.com/; http://www.astrosurf.com/luxorion/astronautique-debris.htm; http://www.telecom-bretagne.eu/trek/eurotrek/tag/debris-spatiaux/; Universul, Larousse, editura Rao, 1996; http://debris-spatiaux.cnes.fr/; http://jcboulay.free.fr/astro/page_debris.htm; Physique, Terme S, editura Hachette, collection Durandeau; Physics PSSC, editura Didactica si Pedagogica; Je découvre le monde. Ma première encyclopédie, editura Lito, 1994.