Un moteur de fusée mangeur de déchets pourrait éliminer les débris spatiaux

À 16 h 56 UTC le 29 août 2009, un satellite de communication Iridium s'est soudainement tu. Dans les heures qui ont suivi, le réseau américain de surveillance spatiale a signalé qu'il suivait deux gros nuages ​​de débris, l'un provenant de l'Iridium et l'autre d'un ancien satellite militaire russe appelé Cosmos 2251.

Les débris étaient le résultat d'une collision à grande vitesse, la première fois que cela se produisait entre des satellites en orbite. L'impact a créé plus de 1 000 fragments de plus de 10 centimètres et un nombre beaucoup plus important de morceaux plus petits. Ces débris se sont répandus autour de la planète dans un nuage mortel.

Les débris spatiaux sont un problème urgent pour les engins spatiaux en orbite terrestre, et cela pourrait s'aggraver considérablement. Lorsque la densité des débris spatiaux atteindra un certain seuil, les analystes prédisent que la fragmentation causée par les collisions déclenchera une réaction en chaîne qui remplira le ciel d'un nombre toujours croissant de fragments. Selon certaines estimations, ce processus pourrait déjà être en cours.

Une solution évidente est de trouver un moyen d'éliminer ces débris. Une option consiste à zapper les plus gros morceaux avec un laser, en les vaporisant par parties et en provoquant la désorbite des restes. Cependant, les petits débris ne peuvent pas être traités de cette manière car ils sont difficiles à localiser et à suivre.

Une autre option consiste à envoyer un vaisseau spatial capable de nettoyer les débris avec un filet ou un autre processus de capture. Mais ces missions sont sévèrement limitées par la quantité de carburant qu'elles peuvent emporter.

Aujourd'hui, Lei Lan et ses amis de l'Université Tsinghua de Pékin, en Chine, proposent une solution différente. Leur idée est de construire un moteur qui convertit les débris spatiaux en propulseur et peut ainsi se manœuvrer presque indéfiniment tout en nettoyant les déchets.

Leur idée est simple dans son principe. À une température suffisamment élevée, tout élément peut être transformé en un plasma d'ions positifs et d'électrons. Celui-ci peut être utilisé comme propulseur en l'accélérant à travers un champ électrique.

Les détails sont cependant complexes. En particulier, la tâche de transformer les débris en un plasma utilisable n'est pas tout à fait simple.

Lei et co concentrent leurs efforts sur les débris dont la taille est inférieure à 10 centimètres, ce que l'ablation au laser ne peut pas traiter. Leur idée est de capturer les débris à l'aide d'un filet puis de les transférer dans un broyeur à boulets. Il s'agit d'un cylindre rotatif partiellement rempli de billes résistantes à l'abrasion qui broient les débris en poudre.

Cette poudre est chauffée et introduite dans un système qui sépare les ions chargés positivement des électrons chargés négativement. Les ions positifs passent ensuite dans un puissant champ électrique qui les accélère à haute énergie, générant une poussée lorsqu'ils sont expulsés sous forme d'échappement. Les électrons sont également expulsés pour maintenir le vaisseau spatial électriquement neutre.

Bien sûr, la poussée réelle que cela produit dépend de la densité des débris, de la nature de la poudre qu'il produit, de la taille des ions positifs, etc. Tout cela est difficile à jauger.

Et bien que le vaisseau spatial n'ait pas besoin de transporter de propulseur, il aura besoin d'une source d'énergie. D'où cela viendra n'est pas clair. Lei et co disent que l'énergie solaire et nucléaire suffiront mais ne répondent pas aux graves préoccupations que tout vaisseau spatial à propulsion nucléaire en orbite terrestre générera.

Néanmoins, l'ouvrage donne matière à réflexion. Les débris spatiaux sont un problème qui devrait s'aggraver considérablement dans un proche avenir. C'est un domaine où de nouvelles idées sont désespérément nécessaires avant que la prochaine grande collision ne remplisse les orbites terrestres d'encore plus de débris.

Réf : arxiv.org/abs/1511.07246 : Debris Engine : un propulseur potentiel pour l'élimination des débris spatiaux

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