Clearspace-1, premier camion-poubelle orbital

Une fois assez près de sa cible, Clearspace-1 l'enveloppera avec ses 4 tentacules (Image : Clearspace SA).

Si des procédures existent aujourd'hui pour tenter de limiter la présence des débris spatiaux en orbite, comme la rentrée contrôlée notamment, l’Agence spatiale européenne entend mener avec Clearspace-1 une toute première mission de retrait de débris d’ici cinq ans.

Depuis le 4 octobre 1957, le nombre des objets présents sur orbite n’a cessé de croître, encombrant ainsi peu à peu la proche banlieue terrestre. Soixante ans plus tard, l'arrivée des constellations géantes comme Oneweb et surtout Starlink ne fera qu’augmenter le problème. Une des solutions préconisées consisterait donc à débarrasser l’orbite des potentiels déchets. Une première expérimentation a été menée en 2018 avec la mission de démonstration Remove Debris. Cependant, il s’agissait ici de capturer un petit débris déployé depuis le satellite chasseur. Mais l’ESA veut maintenant passer à la vitesse supérieure avec Clearspace-1 en désorbitant un débris à la dérive. Ce qui présente la difficulté d’accrocher un objet ayant échappé à tout contrôle. L’autorité spatiale européenne a annoncé en début de semaine avoir signé un contrat avec la start-up suisse Clearspace SA pour acheter la première mission d’enlèvement d’un débris spatial en orbite à hauteur de 86 millions d’euros. Le coût total de cette mission est budgété à 100 millions d’euros. Le coût restant doit être levé par Clearspace SA auprès d’investisseurs commerciaux. L’équipe industrielle de cette mission, conçue par l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), réunit 8 des 22 états membres de l’ESA pour réaliser un véhicule de 500 kg propulsé à l’hydrazine. C’est la première fois en Europe qu’un acteur du Newspace se voit confier la réalisation d’une mission spatiale.

Vega-C servira de lanceur pour Clearspace-1 à partir de 2025 (Image : ESA).

Démontrer la faisabilité

Son schéma de déroulement est le suivant. Il s’agit d’approcher un débris, en l’occurrence l’adaptateur de charge utile VESPA de la mission VV02 du lanceur Vega. Cet objet de 112 kg circule depuis 2013 sur une orbite de 664 par 800 km inclinée à 99,5°. Le scénario prévoit que Clearspace-1 effectue un rendez-vous avec VESPA en ayant notamment recours à la télédétection par LIDAR pour les procédures de navigation. Il est d’ailleurs prévu que l’ESA fournisse les technologies clés (développées dans le cadre du projet ADRIOS*) qui comprennent également les systèmes de navigation et de contrôle avancés. Pour réaliser son approche en toute sécurité, le véhicule aura recours à une IA basée sur la vision qui lui servira pour déployer ses quatre tentacules. Toutefois, Le véhicule sera au préliminaire inséré sur une orbite de 500 km d’altitude pour des tests critiques avant d'aborder sa cible. Une fois l’objet capturé, l’ensemble est placé sur une trajectoire de rentrée où les deux engins finiront par se consumer. Le lancement de Clearspace-1 sur le lanceur Vega-C est planifié pour 2025. Si cette mission est une démonstration permettant de démontrer la faisabilité de retirer les débris, elle est aussi opérationnelle. Pour Luc Piquet, fondateur et PDG de ClearSpace SA, l’objectif est de proposer des services en orbite à bas coût pour gérer la menace que peuvent représenter les débris spatiaux aussi bien pour les satellites que les stations spatiales et qui peuvent avoir des effets dévastateurs. Ce fut le cas notamment lors de la collision entre les satellites Iridium 33 et Cosmos 2251 en février 2009. « Notre conception, qui s’inspire d’un véhicule de remorquage permettra de nettoyer des orbites clés de débris qui pourrait les rendre inutilisables pour de futures missions », précise Luc Piquet.

Le nettoyage de la proche banlieue terrestre devient aujourd'hui une nécessité (Image : ESA).

Un marché émergent

Avec l’apparition des méga constellations, qui vont inévitablement générer des déchets, ce dernier considère même qu’un marché, dédié au nettoyage de l’orbite terrestre, et estimé entre « quelques centaines de millions et quelques milliards d’euros », pourrait bien voir le jour. Dans le futur, « …il va devenir essentiel d’effectuer des enlèvements réguliers afin de garder sous contrôle le nombre de débris et empêcher des collisions en cascade qui menaceraient d’aggraver systématiquement le problème », ajoute Luc Piquet. Pour Luisa Innoncenti, responsable du bureau Clean Space de l’ESA, la mission Clearspace-1 pourrait constituer une base pour des services en orbite et pas uniquement pour le retrait de débris. « Ces mêmes technologies permettront également de faire le plein d’ergols ou d’effectuer des révisions sur des satellites en orbite, ce qui permettra d’étendre la durée de leur mission », souligne Luisa Innoncenti. C’est le cas du MEV-1 (Mission Extention Vehicle)à qui s’est amarré au satellite Intelsat 901 le 25 février afin de prolonger de cinq ans de ce satellite. Si la mission de Clearspace-1 n’est pour le moment qu’un « One Shot », elle ouvre peut-être la voie à de nouveaux types de service en orbite.

Antoine Meunier

*Active Debris Removal/In-Orbit Servicing

©                                 La Chronique Spatiale (2020)

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