Deux satellites disparus sont presque entrés en collision le 29 janvier et leur appel rapproché (les objets se sont ratés d'environ 154 pieds ou 47 mètres) a renouvelé l'attention pour un problème croissant bien au-dessus de la Terre: un nuage de débris spatiaux.
Des millions d'objets composent ce dépotoir en orbite, où des fragments lancinants peuvent atteindre des vitesses de près de 18 000 mph (19 000 km / h), environ sept fois plus rapides que la vitesse d'une balle, selon la NASA. Environ 500 000 morceaux de débris ont au moins une taille de marbre et environ 20 000 objets ont la taille d'une balle molle ou plus, a rapporté la NASA en 2013.
Ajoutant à l'encombrement est la prolifération de satellites miniatures appelés cubesats. Ces cubes de 4 pouces de long (10 centimètres) ne pèsent que 3 livres. (1,4 kilogramme) et les coûts de lancement commencent à 40 000 $; des entreprises privées les commandent par milliers pour collecter des données et fournir des services Internet et radio, selon le laboratoire national de Los Alamos.
Avec cette accumulation de congestion spatiale, les ingénieurs aérospatiaux se précipitent pour développer des technologies et des systèmes qui peuvent empêcher les accidents afin de protéger les satellites en fonctionnement, les futures missions spatiales et les personnes et les biens au sol, ont déclaré des experts de Los Alamos à Live Science.
Environ 5000 satellites transportent des charges utiles en orbite autour de notre planète, mais seulement environ 2000 sont actifs et communiquent avec la Terre, a déclaré David Palmer, un scientifique de Los Alamos dans l'espace et la télédétection.
"Actuellement, quand quelque chose est lancé - et qu'un lancement peut libérer 100 satellites ou plus - les opérateurs et les personnes chargées de la surveillance spatiale doivent suivre chaque pièce de matériel spatial libérée par la fusée et déterminer individuellement quelle pièce est laquelle", a-t-il déclaré. Science en direct
Palmer est le chercheur principal d'un projet de développement d'un type de plaque d'immatriculation électronique pour satellites. Cela permettra aux orbiteurs de diffuser leurs propriétaires et positions aussi longtemps qu'ils seront dans l'espace, même après que le satellite cesse de fonctionner.
Auto-alimentation et pulsation laser
La soi-disant plaque d'immatriculation a à peu près la taille d'une tuile de Scrabble, assez petite pour être portée par de minuscules cubesats. Surnommé l'identificateur optique à très faibles ressources, ou ELROI, il produit un code d'identification unique - un numéro de licence satellite - avec un laser qui clignote 1000 fois par seconde. Les motifs créés par les clignotements se traduisent par des codes de série qui peuvent être lus par des télescopes au sol, identifiant le propriétaire et les coordonnées d'un satellite.
ELROI étant alimenté par sa propre cellule solaire, il peut continuer à "parler" à la Terre après la fin de la durée de vie du satellite. Et comme ELROI est petit et léger et ne nécessite aucune alimentation externe, il peut facilement être attaché à des éléments spatiaux qui n'ont pas d'émetteurs radio, tels que les fusées qui lancent des satellites dans l'espace et se retrouvent comme des ordures flottantes.
En fournissant des données traçables pour des objets individuels dans le nuage toujours croissant de débris spatiaux, ELROI pourrait jouer un rôle essentiel dans la prévention des collisions. Il pourrait même surveiller les transmissions radio dans les satellites en état de marche et alerter les opérateurs lorsque la communication est interrompue, a déclaré Palmer.
"Au-delà de sa fonction d'identification, il peut également être utilisé comme fonction de diagnostic à faible bande passante. Cela contribuera également à réduire la quantité de satellites brisés dans l'espace", a-t-il ajouté. "La technologie des plaques d'immatriculation n'est qu'une partie de la solution - mais c'est une partie importante."
Science des fusées
Lorsque les fusées lancent des satellites en orbite, elles brûlent généralement tout leur carburant en même temps. Cependant, le remplissage de roquettes avec un type de carburant qui peut être rallumé à plusieurs reprises pourrait donner aux opérateurs au sol une autre option pour protéger les satellites des accidents spatiaux, a déclaré à Nick Live l'ingénieur de recherche de Los Alamos Nick Dallmann.
"Ce sur quoi nous avons travaillé ici à Los Alamos, c'est de fabriquer une fusée solide où vous pouvez la démarrer, l'arrêter puis la redémarrer", a déclaré Dallmann, chef de projet pour le développement de cette nouvelle méthode. Le fait de pouvoir rallumer le carburant d'une fusée même après qu'un satellite ait atteint son orbite pourrait permettre au matériel spatial de changer de cap afin d'éviter une collision potentielle, a-t-il expliqué.
"Nous avons mûri le concept dans lequel notre fusée est une charge utile intégrée dans un satellite", a déclaré Dallmann. "Potentiellement, de nombreuses années après la séparation du satellite de l'étage supérieur du lanceur, notre charge utile pourrait être appelée à effectuer une manœuvre d'évitement d'urgence des débris orbitaux."
Depuis les années 1960, les scientifiques savent que la décompression rapide de la chambre de combustion dans une fusée à combustible solide pourrait éteindre la brûlure après l'allumage. Pour Dallmann et ses collègues, le défi était de créer un système d'allumage réutilisable combiné à un mécanisme pour décompresser rapidement la chambre à carburant.
Un autre défi était de savoir comment rallumer le combustible, car les allumeurs sont généralement détruits par la première brûlure. Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont décidé de ne pas utiliser l'allumeur pyrotechnique conventionnel. Au lieu de cela, ils ont expérimenté la séparation de l'eau en hydrogène et en oxygène dans la chambre de combustion, puis les ont allumés en utilisant une électrode pour générer une étincelle. Ensuite, les chercheurs ont éteint la brûlure par décompression.
"Nous avons pu développer cela au point où nous pouvons effectuer plusieurs brûlures séquentiellement dans une petite fusée", a déclaré Dallmann. Les prochaines étapes comprendront des tests en orbite, "où nous effectuerions plusieurs brûlures à bord d'un cubesat", a déclaré Dallmann.
