Des engins spatiaux brûlent dans la haute atmosphère : quelles conséquences sur le climat ?

L'« orbite terrestre basse » est de plus en plus encombrée, avec un nombre croissant d'engins spatiaux en feu dans la haute atmosphère. Fionagh Thomson de l'Université de Durham est curieuse de connaître l'impact potentiel que cette tendance pourrait avoir sur le climat de la Terre.

Des engins spatiaux brûlent dans la haute atmosphère : quelles conséquences sur le climat ?

Ce article a été initialement publié le The Conversation sur Février 23, 2024.

SpaceX d'Elon Musk a annoncé qu'il se départirait de 100 satellites Starlink au cours des six prochains mois, après avoir découvert un défaut de conception cela pourrait les faire échouer. Plutôt que de risquer de constituer une menace pour d’autres engins spatiaux, SpaceX « désorbitera » ces satellites pour qu’ils brûlent dans l’atmosphère.

Mais les spécialistes de l'atmosphère s'inquiètent de plus en plus du fait que ce genre de basculement apparent par le secteur spatial entraînera de nouveaux changements climatiques sur Terre. Une équipe a récemment découvert, de manière inattendue, métaux potentiellement appauvrissant la couche d’ozone depuis un vaisseau spatial dans la stratosphère, la couche atmosphérique où se forme la couche d'ozone.

La relative « orbite terrestre basse » où satellites surveiller la Terre écosystèmes sont de plus en plus encombrés – Starlink compte à lui seul plus de 5,000 25 vaisseaux spatiaux en orbite. L’élimination des débris est donc une priorité pour le secteur spatial. Les engins spatiaux nouvellement lancés doivent également être retirés de leur orbite dans un délai de XNUMX ans (les États-Unis ont récemment mis en place une réglementation plus stricte). règle des cinq ans), soit en se déplaçant vers le haut jusqu'à ce que l'on appelle une « orbite cimetière », soit en descendant dans l'atmosphère terrestre.

Les satellites en orbite inférieure sont généralement conçus pour utiliser le carburant restant et l'attraction de la gravité terrestre pour rentrer dans l'atmosphère. Lors d'une rentrée contrôlée, le vaisseau spatial entre dans l'atmosphère à une heure prédéfinie pour atterrir dans la partie la plus reculée de l'océan Pacifique à Point Némo (alias le cimetière des vaisseaux spatiaux). Lors d’une rentrée incontrôlée, les vaisseaux spatiaux subissent une « disparition naturelle » et brûlent dans l’atmosphère.

La Nasa et l'Agence spatiale européenne promeuvent cette forme d'élimination dans le cadre d'une philosophie de conception appelée « conception pour la disparition ». C'est un défi environnemental que de construire, lancer et exploiter un satellite suffisamment robuste pour fonctionner dans l'hostilité de l'espace, mais également capable de se briser et de brûler facilement à sa rentrée pour éviter que des débris dangereux n'atteignent la surface de la Terre. C'est toujours un travail en cours.

Les opérateurs de satellites doivent prouver que leurs plans de conception et de rentrée présentent un faible taux de « touches humaines » avant d'obtenir une licence. Mais les inquiétudes concernant l'impact sur la haute atmosphère terrestre pendant la phase de rentrée sont limitées. Il ne s’agit pas d’un oubli.

Au départ, ni le secteur spatial ni la communauté astrophysique ne considéraient que l’incendie des satellites à leur rentrée constituait une menace sérieuse pour l’environnement – ​​du moins pour l’atmosphère. Après tout, le nombre de particules libérées par les engins spatiaux est faible comparé aux 440 tonnes de météorites qui pénètrent quotidiennement dans l’atmosphère, ainsi que les cendres volcaniques et la pollution d’origine humaine provenant des processus industriels sur Terre.

Mauvaise nouvelle pour la couche d’ozone ?

Les climatologues atmosphériques réagissent-ils donc de manière excessive à la présence de particules d’engins spatiaux dans l’atmosphère ? Leurs préoccupations s'appuient sur 40 années de recherche sur la cause des trous d'ozone au-dessus des pôles Sud et Nord, qui ont été largement observés pour la première fois dans les années 1980.

Aujourd’hui, ils savent que la perte d’ozone est causée par l’activité humaine. gaz industriels, qui se combinent avec le naturel et la très haute altitude nuages ​​stratosphériques polaires ou des nuages ​​de nacre. Les surfaces de ces nuages ​​éthérés agissent comme des catalyseurs, transformant des produits chimiques inoffensifs en formes plus actives qui peuvent rapidement détruire l'ozone.

Dan Cziczo est un spécialiste de l'atmosphère à l'Université Purdue aux États-Unis et co-auteur d'une étude récente qui a révélé la présence de substances appauvrissant la couche d'ozone dans la stratosphère. Il m'explique que la question est de savoir si les nouvelles particules issues des engins spatiaux contribueront à la formation de ces nuages ​​et entraîneront une perte d'ozone à une époque où l'atmosphère terrestre est tout juste commencer à récupérer.

Ce qui inquiète davantage les scientifiques atmosphériques tels que Cziczo, c'est que seules quelques nouvelles particules pourraient créer davantage de nuages ​​polaires de ce type, non seulement dans la haute atmosphère, mais également dans la basse atmosphère, où se forment les cirrus. Les cirrus sont de minces nuages ​​de glace vaporeux que vous pourriez apercevoir haut dans le ciel, à plus de six kilomètres. Ils ont tendance à laisser passer la chaleur du soleil, puis à la piéger en sortant, donc en théorie davantage de cirrus pourraient ajouter un réchauffement climatique supplémentaire à ce que nous observons déjà à cause des gaz à effet de serre. Mais c'est incertain et toujours à l'étude.

Cziczo explique également que, grâce à des preuves anecdotiques, nous savons que les nuages ​​​​de haute altitude au-dessus des pôles changent – ​​mais nous ne savons pas encore ce qui cause ce changement. S’agit-il de particules naturelles telles que des météoroïdes ou des débris volcaniques, ou de particules non naturelles provenant de vaisseaux spatiaux ? C'est ce que nous devons savoir.

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Inquiet, mais pas certain

Alors comment répondre à cette question ? Nous disposons de quelques recherches menées par des scientifiques de l'atmosphère, des constructeurs d'engins spatiaux et des astrophysiciens, mais elles ne sont pas suffisamment rigoureuses ni suffisamment ciblées pour prendre des décisions éclairées sur la direction à prendre. Certains astrophysiciens affirment que les particules d'alumine (oxyde d'aluminium) provenant des engins spatiaux provoqueront des réactions chimiques dans l'atmosphère qui déclenchera probablement la destruction de la couche d’ozone.

Les scientifiques atmosphériques qui étudient ce sujet en détail n’ont pas fait ce saut faute de preuves scientifiques suffisantes. Nous savons que les particules provenant des vaisseaux spatiaux se trouvent dans la stratosphère. Mais on ignore encore ce que cela signifie pour la couche d’ozone ou pour le climat.

Il est tentant d’exagérer les résultats de la recherche pour obtenir davantage de soutien. Mais c’est la voie qui mène à l’enfer de la recherche – et les négationnistes utiliseront ultérieurement de mauvais résultats pour discréditer la recherche. Nous ne voulons pas non plus recourir à des opinions populistes. Mais nous avons également appris que si nous attendons que des preuves incontestables soient disponibles, il sera peut-être trop tard, comme dans le cas de la perte d'ozone. C'est un dilemme constant.

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Image SpaceX on Unsplash.

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