LES DEBRIS SPATIAUX F.Alby - Situation en orbite et risques Actions nécessaires - Aerospace Valley

LES DEBRIS SPATIAUX

             F.Alby

   • Situation en orbite et risques
   • Actions nécessaires
   • Loi sur les Operations Spatiales

SITUATION EN ORBITE

depuis 1957:        environ 5000 lancements
                    plus de 220 fragmentations en orbite

     20 000 objets > 10 cm
         (dont 15 000 catalogués)

                                                                    53%
    500 000 objets entre 1 et 10 cm
                           (non catalogués)

       plusieurs dizaines de millions                         20%
       d’objets entre 1mm et 1 cm                       14%
                                              5%   8%
       (non catalogués)

Evolution

Nombre
 Source NASA
             d’objets catalogués

                           Iridium-Cosmos

                         Fengyun
                         1C

       Ariane V16

RISQUES

■En orbite:
   Collisions avec débris > 1 mm
      Perforations, risque de perte d’équipement critique
   Collisions avec débris > 2-3 cm
      Collisions létales: perte de mission
      Aucun blindage ne résiste à des particules > 2 cm
   Collisions avec débris > 10 cm
      Collisions catastrophiques, production de débris
■Au sol:
   La plupart des rentrées sont incontrôlées
   Une rentrée de satellite ou d’étage de lanceur par
    semaine en moyenne
   20 à 40 % de la masse initiale arrive au sol
   Risques pour les personnes et les biens
                                                             4

Quelles sont les actions nécessaires ?

                      Connaître la situation

                           Se protéger

                        Ne plus créer de
                         débris

                            Nettoyer
                             l’espace
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1-CONNAITRE LA SITUATION

■Surveillance de l’espace:
   Fonctions de détection et de poursuite
   Moyens radars ou télescopes
   En général au sol, parfois embarqués

■Source principale d’information:
   Réseau de surveillance des USA
   Il existe un réseau Russe

■En France
   Système Graves
   Le Monge, radars militaires
   Télescopes Tarot

2-SE PROTEGER

■Risques en orbite:
   Collisions avec « petits » débris
      Blindage
      Redondance
      Architecture
   Collisions avec débris > 10 cm
      Surveillance des rapprochements dangereux
      Manœuvres d’évitement

2-SE PROTEGER

■Risques au sol:
   Très grandes incertitudes dans la prévision de la
    zone de retombée en cas de rentrée aléatoire
   Effectuer des rentrées contrôlées
   Réduire le nombre et la masse de débris arrivant au
    sol (choix des matériaux)

3-NE PLUS CREER DE DEBRIS…

          LEO

                                                        GEO

Mesures de prévention:
   •Limitation des débris opérationnels
   •Protection des orbites basses : règle des 25 ans
   •Protection de l’orbite géostationnaire: orbite cimetière
   •Passivation satellites et lanceurs en fin de vie

4-NETTOYER L’ESPACE

■ Les mesures de prévention ne seront peut-être pas suffisantes
■ Le nombre de débris devrait augmenter par collisions entre objets

                                                           Besoin de prédire
                                                           l’évolution à long terme
                                                           de la population de
                                                           débris

■ Nécessité de confirmer le besoin de nettoyage et son urgence
■ Nombreuses difficultés techniques, économiques, juridiques et politiques

LOI SUR LES
            OPERATIONS
             SPATIALES
■Traités des Nations Unies sur l’Espace :
   responsabilité de l’Etat de lancement
   obligation de contrôler et d’autoriser les activités des entités non
    gouvernementales

■Les Etats doivent contrôler les activités de leurs
 ressortissants :
   des systèmes de licence ou de loi se mettent en place

■Loi française sur l’espace votée en juin 2008 :
   la Règlementation Technique associée contient des exigences
    relatives aux débris spatiaux.
                                                                           11

CHAMP D’APPLICATION(1)

■Doivent obtenir une autorisation :

   Tout opérateur, quelle que soit sa nationalité, qui entend procéder au
    lancement d’un objet spatial à partir du territoire national ou de moyens ou
    installations placées sous juridiction française

   Tout opérateur français qui entend procéder au lancement d’un objet
    spatial à partir du territoire d’un État étranger ou d’un espace non soumis à
    la souveraineté d’un Etat

   Toute personne physique possédant la nationalité française ou personne
    morale dont le siège est en France qui entend faire procéder au lancement
    d’un objet spatial

   Tout opérateur français qui assure la maîtrise d’un tel objet pendant son
    séjour dans l’espace

                                                                                    12

CHAMP D’APPLICATION (2)

■Autres cas d’autorisation : le transfert de maîtrise en orbite

    Une autorisation est nécessaire pour le transfert à un tiers de la maîtrise
     d’un objet spatial (comme un satellite GEO) dont le lancement ou la
     maîtrise a été autorisée au titre de la LOS

    Une autorisation est nécessaire pour tout opérateur français voulant
     prendre la maîtrise d’un objet spatial dont le lancement ou la maîtrise n’a
     pas été autorisée au titre de la LOS

                                                                                   13

CONDITIONS D’AUTORISATION

■ Principes généraux: les autorisations sont accordées par le Ministre
  en charge de l’Espace après:

    Examen administratif par le Ministre des garanties morales,
     financières et professionnelles de l’opérateur

    Instruction technique par le CNES: les systèmes et procédures
     doivent être conformes à la Règlementation Technique édictée par le
     Ministre en charge de l’espace. Ce contrôle de conformité technique
     est délégué au CNES

■ Obligation pour l’opérateur d’informer le CNES des évènements non
  prévus par l’autorisation et de tout incident technique

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OBJECTIFS DE LA
              REGLEMENTATION TECHNIQUE

■Les objectifs concernent la protection

   Des personnes,
   De la santé publique
   Des biens
   De l’environnement (sur Terre, dans l’atmosphère et en orbite)

■Un guide des “bonnes pratiques” et des outils logiciels sont
 mis à disposition des opérateurs

                                                                     15

CONTENU DE LA REGLEMENTATION
                         TECHNIQUE
■Limitation des débris spatiaux
   Non génération de débris

   Probabilité de désintégration accidentelle < 10-3

   Passivation lors du retrait de service

   Opérations de fin de vie en LEO:
      rentrée contrôlée
      Ou règle des 25 ans
      Ou orbite cimetière

   Opérations de fin de vie en GEO
      Orbite cimetière
      Pas d’interférence à long terme (100 ans)

   Probabilité de disposer des ressources en énergie ≥ 0,9   16

CONTENU DE LA REGLEMENTATION
                            TECHNIQUE
■Sauvegarde:

   Rentrée contrôlée:
      Probabilité de faire au moins une victime inférieure ou égale à 2*10-5
      Détermination de la zone d’impact à 99% et à 99,999% du véhicule et des
       fragments associés
      Non interférence de la zone à 99,999% avec le territoire, y compris les eaux
       territoriales, d’un autre pays, sauf en cas d’accord spécifique
      Procédure d’information des autorités aériennes et maritimes de la zone d’impact
       à 99% dans le cas nominal

   Rentrée incontrôlée:
      Lorsqu’une rentrée contrôlée n’est pas possible (justification nécessaire), l’objectif
       de sauvegarde est de 10-4
      La conception du véhicule et le choix des matériaux doivent prendre en compte la
       limitation du nombre et de l’énergie des fragments au sol.
                                                                                                17

CONTENU DE LA REGLEMENTATION
                           TECHNIQUE

■Autres exigences:

   Limitation des risques de collision accidentelle avec les véhicules
    habités et les satellites géostationnaires dont les paramètres orbitaux
    sont connus avec précision et disponibles

   Evaluation des risques de sécurité nucléaire en cas d’emport de
    matières radioactives (conformément à la Résolution ONU du 14
    décembre 1992 sur les principes relatifs à l’utilisation des sources
    nucléaires dans l’espace)

   Protection planétaire conformément aux règles du COSPAR

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CALENDRIER

■ Processus d’autorisation applicable depuis le 10 décembre 2010

■ Difficultés d’application:
    Satellites déjà en orbite
    Satellites et lanceurs déjà conçus

■ Une période transitoire de 10 ans est prévue

    Pendant cette période certaines exigences peuvent ne pas être
     respectées: l’opérateur doit démontrer qu’il a fait les meilleurs efforts
     compte tenu du véhicule existant

    A partir du 10 décembre 2020 toutes les exigences devront être
     respectées

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