Le premier «camion-poubelle de l’espace» sera suisse

Pour attraper sa proie, Clear-Space-1 disposera d'une sorte de main géante, avec quatre doigts de métal à trois phalanges chacun. À manier avec la plus extrême prudence. ESA

On l’attendait, le contrat est signé. Pour la première fois, l’Agence spatiale européenne (ESA) alloue 86 millions d’euros à une start-up. Et elle est suisse. Mission: nettoyer les débris en orbite, qui deviennent un réel danger pour les missions spatiales. Rendez-vous en 2025.

10 février 2009, 16h56 TU: le satellite commercial américain Iridium 33 percute le satellite militaire russe Kosmos 2251, à près de 42’000 km/h. Les deux engins se désintègrent en plus de 600 morceaux de ferraille, lancés à vingt fois la vitesse d’une balle de fusil.

C’est le premier accident répertorié de ce type, mais de loin pas le seul. Certains sont même volontaires: les Russes, les Américains, les Chinois et les Indiens ont tous détruit un ou plusieurs de leurs propres satellites, pour tester des missiles de l’espace. Et ces explosions ont créé quelques milliers de déchets supplémentaires, qui peuvent menacer tout engin en orbite – jusqu’à la Station Spatiale Internationale. C’est ce qu’a imaginé Alfonso Cuarón au début de son film Gravity. Et c’est parfaitement réaliste.

En 2009 précisément, Muriel Richard-Noca et ses étudiants de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) fêtent le lancement de SwissCube, qu’ils ont construit ensemble. Et si le premier (mini-)satellite 100% Swiss Made n’est pas plus gros qu’une brique de lait, l’ingénieure spatiale pense déjà au moment où il deviendra lui aussi un débris en orbite. D’autant que SwissCube croise près de la zone où se baladent les morceaux de la collision survenue quelques mois plus tôt.

En 2012, à force de recevoir des alertes pour la sécurité de SwissCube, Muriel Richard-Noca et le Space Center de l’EPFL lancent le projet du «nettoyeur de l’espace», qu’ils baptisent CleanSpace. Au même moment, et sans que les deux femmes se soient concertées, Luisa Innocenti, physicienne à l’ESA, convainc l’Agence de lancer un programme, qu’elle baptise également CleanSpace. C’est le début de l’histoire.

La grande poubelle orbitale

Depuis Spoutnik 1 en 1957, et selon les données de l’ESALien externe, l’homme a lancé près de 9600 objets dans l’espace, dont 5500 tournent encore au-dessus de nos têtes. Mais nous n’avons aujourd’hui le contrôle que sur moins de la moitié d’entre eux. Ce qui fait 3200 «vaisseaux fantômes» en orbite. S’y ajoutent les débris de fusées et les résidus des collisions, explosions et autres anomalies – plus de 500 à ce jour selon les estimations. En tout, plus de 8800 tonnes de ferraille incontrôlable encombrent l’espace proche, soit près de 130 millions de débris, allant de la taille d’un grain de riz à celle d’un autobus. La plupart sont minuscules, mais à la vitesse où ils tournent, une simple vis dégage en cas de choc l’énergie d’une grenade à main.

Les plus gros de ces débris (22’300 environ) sont connus, et suivis par les agences spatiales et les états-majors. Quand l’un d’eux menace de heurter un engin en service, une alerte est lancée pour en modifier l’orbite afin d’éviter l’accident. Et cela arrive tout le temps. Début octobre, le télescope spatial suisse CHEOPS a dû effectuer une telle manœuvre, moins d’un an après son lancement. La Station Spatiale Internationale, qui croise dans une zone plus encombrée, a par exemple dû modifier trois fois son orbite rien qu’en 2020.

Les environs de la Terre sont très encombrés – même si sur cette animation, les objets ne sont pas à l’échelle. ESA

Au moins trois premières mondiales

Huit ans plus tard, l’initiative de l’EPFL est devenue une start-up nommée ClearSpace. Et comme annoncé déjà à l’automne 2019, c’est elle qui a été retenue par l’ESA parmi 13 candidats – dont quelques géants industriels européens – pour faire le job. Elle vient donc d’augmenter ses effectifs de cinq à vingt personnes.

Tout est inédit dans cette affaire: aucun projet au monde n’est aussi avancé dans le domaine du nettoyage spatial. C’est la première fois que l’ESA achète un contrat de service de bout en bout plutôt que d’exploiter la mission elle-même. Et surtout, jamais on n’avait vu une agence spatiale s’engager pour une somme pareille auprès d’une start-up. L’Agence fournira 86 millions d’euros (93 mios CHF), charge à ClearSpace de trouver les 24 millions (26 mios CHF) nécessaires à boucler le budget.

Mais comme il a été rappelé au cours des conférences de presse en ligne de cette semaine, la start-up est en réalité bien plus que cela. ClearSpace a mis à profit l’année écoulée pour réunir un consortium qui regroupe des instituts et des industries de huit pays européens, parmi lesquels des géants comme Airbus ou le Suisse RUAG – qui construit notamment les coiffes des fusées Ariane. Si le satellite ClearSpace-1 n’existe encore que sur le papier, sa construction est en de bonnes mains. Et l’ESA effectuera les contrôles nécessaires avant le versement de chaque tranche de financement.

Mission à haut risque

ClearSpace-1 doit donc décoller en 2025, au somment d’une fusée européenne Vega. Sa mission: capturer un débris spatial et se placer avec lui sur une orbite de rentrée dans l’atmosphère, dont le frottement fera brûler le tout en une pluie d’étoiles filantes.

La cible choisie est un VESPA. Rien à voir avec le scooter italien, bien qu’il ne soit guère plus grand ni plus lourd – 112 kilos. Le VEga Secondary Payload Adapter est un petit cône de métal qui sert à séparer les satellites les uns des autres lorsque la même fusée en emporte plusieurs. Il a été largué en 2013 par une fusée Vega, en orbite basse à 800 km de la Terre.

Seulement voilà: personne n’a jamais capturé un objet «non coopératif» dans l’espace. Le Vespa, qui se déplace librement en tournant sur lui-même n’a ni conducteur ni moteur. «On a tous vu dans des films un astronaute qui essaie d’attraper un outil, fait un faux mouvement et l’outil file dans l’espace comme une balle de golf. Eh bien avec le Vespa, ce sera exactement la même chose» rappelle Luisa Innocenti. ClearSpace-1 devra donc ouvrir très grands ses quatre bras pour assurer une capture en douceur.

Autre difficulté: le soleil, qui aveugle les caméras et pourrait rendre la cible invisible. Le «chasseur» devra donc avancer pas à pas et réévaluer chaque mouvement en permanence, avec l’aide d’une intelligence artificielle. Et une fois la capture réussie (si elle l’est), on aura affaire à un nouvel objet, dont il faudra comprendre la dynamique avant de décider où et comment le faire tomber.

Tout ça pour ça?

Au final, on l’a dit, ClearSpace-1 brûlera avec sa proie dans les hautes couches de l’atmosphère. Alors n’est-ce pas bien cher payé pour éliminer un seul débris spatial?

«Non», répondent en chœur l’ESA et ClearSpace. Cette mission doit être la première d’une longue série, avec à terme la perspective d’un «chasseur» capable de précipiter plusieurs épaves à la suite dans le feu de la rentrée atmosphérique. On parle déjà de cinq, voire dix débris éliminés tour à tour en une seule mission.

Et il y a plus: les technologies mises en œuvre par ClearSpace pourraient aussi servir à refaire le plein de carburant ou effectuer des réparations pour prolonger la vie de certains satellites. À plus long terme, on envisage aussi d’assembler en orbite des vaisseaux pour des voyages lointains, qui seraient beaucoup trop lourds à arracher à l’attraction terrestre en un seul morceau.

«Nous avons pour objectif de proposer des services en orbite à bas coûts et durables», résume Luc Piguet, directeur de ClearSpace. Sans cacher l’objectif commercial de sa compagnie. Le marché potentiel pourrait en effet valoir un jour «entre quelques centaines de millions et plusieurs milliards de dollars par année».

Responsabilités peu claires

Payés par qui? Qui est responsable des débris spatiaux? Dans ce domaine, il faut l’admettre, les choses ne sont pas claires. Les Traités de l’EspaceLien externe adoptés par les Nations unies en 2002 ne parlent que de responsabilité des États en cas d’accident et ne disent rien de la présence d’acteurs privés.

Est-ce à dire que les débris ne concernent personne?

Pas tout à fait. Il faut distinguer anciens et nouveaux (ou futurs) débris. Il existe désormais des règles très précises, auxquelles les agences spatiales et les privés se plient, même si elles n’ont pas force de loi. Un lanceur de satellites doit par exemple prévoir sa rentrée dans l’atmosphère au bout de 25 ans, en lui laissant assez de carburant pour effectuer la manœuvre lui-même.

«Les débris spatiaux, c’est un peu comme le réchauffement climatique. On a l’impression qu’on a tout le temps, alors on avance très lentement» Luisa Innocenti – ESA

Et tant mieux, car comme le relève Luc Piguet, «on lance de plus en plus de satellites. Depuis 2010, le nombre d’objets en orbite s’est vu multiplié par 16». Un phénomène dû essentiellement aux constellations pour l’internet par satellite, comme Starlink de SpaceX ou OneWeb. Mais ces acteurs sont «très conscients du problème et très proactifs», se réjouit le patron de ClearSpace.

Le grand problème, ce sont donc les anciens débris. Et là, Luc Piguet est catégorique: «c’est le moment ou jamais d’agir!»

«Il y a des discussions aux Nations Unies pour instaurer une taxe sur les lancements, qui servirait à alimenter un fond pour le nettoyage de l’espace, qui serait géré par l’ONU», tempère Luisa Innocenti. «Mais ce sont des discussions entre diplomates. C’est un peu comme le réchauffement climatique, on a l’impression qu’on a tout le temps, alors on avance très lentement».

>> “Il est temps d’agir”. La 8e Conférence européenne sur les débris spatiaux se tiendra en avril 2021