Pourquoi la Lune a besoin d'un système de contrôle du trafic spatial

«Magnifique désolation.»

Ce sont les mots utilisés par Buzz Aldrin pour décrire le vaste vide du paysage lunaire avant de fouler sa surface pour la première fois en juillet 1969. Et si la Lune – ou plutôt son orbite – n’était finalement pas si désolée? Et si cela ressemblait davantage, disons, au trafic embouteillé d’un trajet à Los Angeles aux heures de pointe? Et si effectivement ?

Étant donné qu’un total de 12 personnes ont marché sur la surface de la Lune au cours de l’histoire de l’humanité, cela peut sembler une très grande hypothèse. Cependant, c’est aussi une notion troublante que pensent les chercheurs de l’Université de l’Arizona, une université qui aidé à cartographier la surface de la lune pour la célèbre mission Apollo 11 d'Aldrin, donnent actuellement beaucoup de pensée.

Leur plan – pour lequel l'université a récemment reçu un financement de 7,5 millions de dollars de l'Air Force Research Direction des véhicules spatiaux du Laboratoire – appelle à ce qui est, en substance, le premier contrôle du trafic aérien lunaire au monde système. Destiné à garder un œil sur le trafic spatial dans la région cislunaire actuellement non suivie entre notre planète et la Lune, il contribuera à éviter les embouteillages lunaires – et peut-être même des collisions mortelles.

Et cela arrive plus tôt que vous ne le pensez pour une mission lunaire près de chez vous.

Comme un parking abandonné dans l'espace

C'est le scientifique de la NASA Don Kessler qui, en 1978, a le premier souligné le danger que représente la densité extrêmement élevée de objets qui circulent en orbite terrestre basse et la manière dont ceux-ci pourraient déclencher une réaction en chaîne en cascade d'éventuels collisions. (Regarder le début du film 2013 La gravité pour voir à quel point cela pourrait être dévastateur.)

Aujourd’hui, environ 23 000 débris spatiaux sont suivis alors qu’ils tournent autour de la Terre à une vitesse d’environ 17 500 milles à l’heure. Parmi ceux-ci, seulement 3 500 sont des charges utiles actives, tandis que le reste – des noyaux de satellite morts aux pièces de fusée abandonnées – sont des débris inactifs, mais toujours potentiellement dangereux.

"Imaginons que, depuis l'invention de l'automobile, vous retiriez la voiture de l'usine et y mettiez de l'essence, puis [la conduisiez jusqu'à ce qu'elle tombe en panne d'essence], la laissiez tomber et preniez une nouvelle voiture", Vishnu Reddy, professeur agrégé au laboratoire lunaire et planétaire de l'Université d'Arizona, a déclaré à Digital Trends. « C’est ce que nous faisons dans l’espace. Chaque fois qu’un vaisseau spatial tombe à court de carburant – et il peut s’agir d’un vaisseau spatial fonctionnant parfaitement – ​​vous le lâchez et lancez une nouvelle charge utile. [Au fil du temps] les choses s’accumulent.

Le problème, dit-il, est celui de la visibilité: à la fois littérale et figurée. "L'espace est en quelque sorte un problème insoluble", a expliqué Reddy. « Ce n’est pas comme une catastrophe environnementale, n’est-ce pas? Vous savez, il y a une marée noire, vous voyez les pélicans couverts de pétrole, ça déclenche une réaction viscérale. Vous montrez un point dans le ciel à n’importe qui et la plupart des gens s’en moquent. C’est comme, pourquoi devrais-je m’en soucier – jusqu’à ce que le téléphone portable cesse de fonctionner, que le GPS cesse de fonctionner ou que le football cesse de jouer à la télévision. C’est à ce moment-là que les gens réagissent.

Débris polluant l’orbite lunaire

Alors que les débris spatiaux en orbite autour de la Terre a reçu un peu d'attention, le problème des débris spatiaux lunaires est en grande partie découvert. C’est parce que, pour l’instant du moins, ce n’est pas un problème.

De l’aveu même de Reddy, le canal de l’orbite lunaire est actuellement encore relativement clair. Comparé aux milliers d’objets catalogués en orbite autour de la Terre, il n’y a que quelques dizaines de charges utiles en orbite autour de la Lune. Parmi la petite poignée de satellites en orbite lunaire, les seuls notables (peut-être les seuls entièrement) comprennent le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, deux vaisseaux spatiaux Artemis (P1 et P2) et le Chang'e chinois. 5-T1. Il s’agit d’un embouteillage moins important que l’équivalent de repérer une autre voiture au cours d’un trajet de plusieurs heures à travers la campagne du Wyoming.

Mais ce n’est pas parce que c’est le Wyoming aujourd’hui que ce ne sera pas l’autoroute de Los Angeles demain. Ou, pour éviter toute exagération, au moins un peu plus occupé qu’il ne l’est actuellement.

"Nous avons eu la première exploration de la Lune dans les années 1960", a déclaré Reddy. « Ensuite, il y a eu une période calme au milieu, pendant environ 50 ans. Mais on constate aujourd’hui un regain d’intérêt pour l’exploration lunaire. Au cours des huit prochaines années, nous prévoyons que jusqu’à 50 charges utiles seront envoyées sur la Lune. Nous voulons éviter le genre de situation que nous connaissons sur Terre autour de la Lune, également en orbite lunaire.

Cela pourrait également s’avérer perturbateur pour les satellites et potentiellement dangereux pour les missions de vol spatial, avec ou sans équipage.

L’idée d’adopter une approche proactive du contrôle du trafic aérien n’est bien sûr pas nouvelle. C’est exactement ce qui s’est passé avec le contrôle aérien terrestre traditionnel. Les premières tentatives sérieuses visant à élaborer des règles de surveillance et de contrôle du trafic aérien ont vu le jour en 1922, plusieurs années après la première Convention aérienne internationale de 1919. La première personne pouvant officiellement se qualifier de contrôleur aérien professionnel, Archie League de St. Louis, Missouri, a commencé à travailler en 1929. Même si le transport aérien commençait à décoller (jeu de mots semi-volontaire) à cette époque, il n’en était qu’à ses balbutiements par rapport à ce qu’il allait devenir. Avec 173 000 passagers volant aux États-Unis en 1929, comparativement à 926 millions de passagers transporté en 2019, le ciel n’était pas vraiment bondé. Néanmoins, il a été estimé qu’une solution était nécessaire – même si elle était probablement basée sur la croissance projetée.

« Je viens du monde du suivi des astéroïdes »

Comme le dit le proverbe, la première étape pour résoudre un problème est de reconnaître qu’il existe déjà un problème. Cependant, lorsqu’il s’agit de résoudre un problème d’une telle complexité, l’admettre est loin d’être le plus grand obstacle. Heureusement, au moins au début, Reddy a déclaré qu'un grand nombre des technologies actuellement utilisées pour suivre des objets depuis la Terre pouvaient être utilisées pour suivre les orbites lunaires.

Reddy et ses étudiants du Laboratoire lunaire et planétaire utilisent des capteurs dédiés au centre de recherche Biosphère 2 de l’université afin de caractériser les objets cislunaires. Cette suite d'équipements comprend plusieurs télescopes dédiés à la connaissance du domaine spatial, dont un construit par un groupe d'étudiants en ingénierie de l'Université de l'Arizona.

« Beaucoup de choses peuvent être réalisées avec [les télescopes optiques au sol] dont nous disposons déjà pour faire des travaux géostationnaires », a déclaré Reddy. "C'est juste qu'ils sont plus faibles, donc il faut exposer l'image pendant longtemps et prendre une photo plus profonde."

Son propre parcours, a-t-il noté, est « principalement dans le domaine de la défense planétaire ». "Je viens du monde du suivi des astéroïdes, donc un La plupart des outils que nous appliquons à ce problème particulier reposent sur des outils et des technologies de défense planétaire », a-t-il déclaré. expliqué. « La communauté des astéroïdes suit depuis des décennies de très petits objets, loin de la Terre. Nous exploitons une grande partie des logiciels et des techniques [pour ce projet].

Je veux être un modèle lunaire

Le but ultime de ce projet – et il est déjà plus avancé que vous ne le pensez – est de construire un modèle qui montre avec précision chaque objet en orbite autour de la Lune. Il mettra ensuite en évidence les conjonctions possibles (le terme spatial sophistiqué pour les crashs) entre ces objets et les charges utiles actives. Reddy a déclaré que l'outil sera utilisé pour l'édition de cette année Lancement d'Artémis 1, le début du lanceur super lourd de la NASA, dans le but d’envoyer un vaisseau spatial Orion sans équipage sur une orbite rétrograde de la lune.

Les chercheurs mettront également leur modèle à la disposition des entreprises spatiales privées. "Si un fabricant vient nous voir et nous dit: 'Hé, nous effectuons cette mission sur la lune, pouvez-vous s'il vous plaît vérifier les conjonctions ?' Oui, bien sûr", a déclaré Reddy. « C’est un service que nous fournirons. Nous voulons éviter la création de débris. C'est plus de travail pour nous de suivre beaucoup de choses. Non pas que nous soyons paresseux, mais si nous pouvons l’éviter et garder [l’orbite lunaire] propre, c’est mieux pour nous tous.

Une bonne question est de savoir quel serait le pouvoir d’application d’un système de contrôle du trafic spatial comme celui-ci. Disons, pour les besoins de l’argumentation, qu’un satellite chinois constitue une possible menace existentielle pour un pays. Lancement spatial américain – ou, lorsque cet espace aérien deviendra plus peuplé, deux engins risquent une éventuelle collision. Qui peut être celui qui revendique le droit de passage dans une éventuelle partie de poulet extraterrestre? Question difficile. "Je ne pense pas que nous ayons la moindre capacité d'application", a déclaré Reddy. "Il s'agit davantage d'un exercice académique [en ce moment]."

Un autre défi futur, encore à découvrir, pourrait consister à lancer de véritables missions spatiales pour déployer des actifs orbitaux supplémentaires qui peuvent aider à surveiller les zones non visibles depuis la Terre, telles que les objets cachés derrière la lune. (Qui sait: cela pourrait même servir d'essai pour des initiatives similaires sur d'autres planètes comme Mars, qui nécessiterait la mise en place d'infrastructures entièrement nouvelles en raison de la difficulté de les surveiller depuis Terre. "Je pense que nous prévoyons déjà de faire quelque chose concernant la gestion du trafic spatial autour de Mars", a-t-il déclaré.)

Pour l’instant, cependant, l’équipe sera heureuse si cette preuve de concept démontre sa valeur en tant qu’outil pour soutenir nos intérêts spatiaux continus – et raviver la fascination pour la Lune.

"Notre objectif est de mûrir cela et de démontrer que quelque chose comme celui-ci peut être maintenu et utile", a déclaré Reddy. « Ensuite, nous le transmettrons aux personnes qui ont la véritable responsabilité de faire perdurer cette situation. »

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