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 marcher sur sa surface pour la première fois en juillet 1969. Mais que se passerait-il si la lune – ou plutôt son orbite – n'était pas si désolée après tous? Et si cela ressemblait plus, disons, au trafic embouteillé d'un trajet à Los Angeles aux heures de pointe? Et si en effet ?
Étant donné qu'un grand total de 12 personnes ont marché sur la surface de la lune dans l'histoire de l'humanité, cela peut sembler très hypothétique. Cependant, c'est aussi une notion troublante que les chercheurs de l'Université de l'Arizona, une université qui a aidé à cartographier la surface de la lune pour la célèbre mission Apollo 11 d'Aldrin, réfléchissent actuellement beaucoup.
Leur plan – pour lequel l'université a récemment reçu un financement de 7,5 millions de dollars de la Direction des véhicules spatiaux du Laboratoire de recherche de l'Air Force – prévoit ce qui est, essentiellement, le premier système de contrôle du trafic aérien lunaire au monde. Destiné à garder un œil sur le trafic spatial dans la région cislunaire actuellement non suivie entre notre planète et la Lune, il aidera à éviter les embouteillages lunaires – et, peut-être même, les collisions mortelles.
Et cela arrive plus tôt que vous ne le pensez à 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 d'abord souligné le danger posé par la densité extrêmement élevée d'objets qui circulent en orbite terrestre basse et la façon dont ceux-ci pourraient déclencher une réaction en chaîne en cascade de collisions possibles. (Regardez le début du film Gravity de 2013 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 des vitesses d'environ 17 500 miles par heure. Parmi ceux-ci, seulement 3 500 sont des charges utiles actives, tandis que le reste – tout, des nœuds de satellites morts aux pièces de fusée abandonnées – sont des débris inactifs, mais toujours potentiellement dangereux.
"Imaginons que, depuis l'invention de l'automobile, vous preniez la voiture de l'usine et y mettez de l'essence, puis [la conduisez jusqu'à ce qu'elle soit à court d'essence], la laissez tomber et prenez 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 avons fait dans l'espace. Chaque fois qu'un vaisseau spatial manque de carburant – et il peut s'agir d'un vaisseau spatial parfaitement fonctionnel – vous le lâchez et lancez une nouvelle charge utile. [Au fil du temps] les choses s'accumulent.
Le problème, a-t-il dit, est celui de la visibilité : à la fois littérale et figurative. "L'espace est une sorte de 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 fichent. C'est comme, pourquoi devrais-je m'en soucier – jusqu'à ce que le téléphone portable cesse de fonctionner ou que le GPS cesse de fonctionner ou que le football cesse de jouer sur le téléviseur. C'est là que les gens réagissent.
Débris polluant l'orbite lunaire
Alors que les débris spatiaux en orbite terrestre ont reçu un peu d'attention , le problème des débris spatiaux lunaires est largement découvert. C'est parce que, pour le moment 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 qui orbitent 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 l'orbiteur de reconnaissance lunaire de la NASA, deux engins spatiaux Artemis (P1 et P2) et le Chang'e 5-T1 de la Chine. C'est moins de congestion majeure que l'équivalent de repérer une autre voiture pendant un trajet de plusieurs heures à travers le Wyoming rural.
Mais ce n'est pas parce que c'est le Wyoming aujourd'hui que ce n'est pas l'autoroute de Los Angeles demain. Ou, pour éviter l'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, au cours des 50 dernières années environ. Mais maintenant, il y a un regain d'intérêt pour l'exploration lunaire. Au cours des huit prochaines années, nous prévoyons que jusqu'à 50 charges utiles iront sur la Lune. Nous voulons éviter le genre de situation que nous avons sur la Terre [ayant lieu] autour de la lune, en orbite lunaire également. »
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 du trafic aérien terrestre traditionnel. Les premières tentatives sérieuses d'élaboration de 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 qui pouvait officiellement se qualifier de contrôleur aérien professionnel, Archie League de St Louis, Missouri, a commencé à travailler en 1929. Bien que le transport aérien commençait à décoller (jeu de mots semi-intentionnel) à cette époque, il n'en était qu'à ses balbutiements par rapport à ce qu'il allait devenir. Avec 173 000 passagers voyageant aux États-Unis en 1929, contre 926 millions de passagers transportés en 2019, le ciel n'était pas exactement encombré. Néanmoins, il a été jugé qu'une solution était nécessaire – même si elle était susceptible d'être basée sur la croissance projetée.
"Je viens du monde des traqueurs d'astéroïdes"
Comme le dit le proverbe, la première étape dans la résolution de tout problème est de reconnaître qu'il y a un problème pour commencer. Lorsqu'il s'agit de résoudre un problème de cette complexité, cependant, admettre le problème est loin d'être le plus grand obstacle. Heureusement, au moins au début, Reddy a déclaré que bon nombre des technologies actuelles utilisées pour suivre les objets depuis la Terre peuvent être appropriées pour suivre les orbites lunaires.
Reddy et ses étudiants du Lunar and Planetary Laboratory utilisent des capteurs dédiés au centre de recherche Biosphere 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 qui a été construit par un groupe d'étudiants en génie de l'Université de l'Arizona.
"Une grande partie peut être réalisée avec [les télescopes optiques au sol] que nous avons déjà pour faire des choses géostationnaires", a déclaré Reddy. "C'est juste qu'ils sont plus faibles, donc vous devez exposer l'image pendant longtemps et prendre une photo plus profonde."
Son propre parcours, a-t-il noté, consiste « principalement à faire de la défense planétaire ». "Je viens du monde du suivi des astéroïdes, donc beaucoup des outils que nous appliquons à ce problème particulier reposent sur des outils et des technologies de défense planétaire", a-t-il expliqué. « La communauté des astéroïdes suit de très petits objets, loin de la Terre, depuis des décennies. Nous tirons parti d'un grand nombre de logiciels et de 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 fantaisiste pour les crashs) entre ces objets et les charges utiles actives. Reddy a déclaré que l'outil sera utilisé pour le lancement d' Artemis 1 cette année, le lancement 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 faisons 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 la discussion, qu'un satellite chinois constitue une menace existentielle possible pour un lancement spatial américain – ou, lorsque cet espace aérien devient plus peuplé, deux engins risquent une possible collision. Qui devient celui qui revendique le droit de passage dans un éventuel jeu de poulet extraterrestre ? Question difficile. "Je ne pense pas que nous ayons une capacité d'exécution", a déclaré Reddy. "C'est plus un exercice académique [en ce moment]."
Un autre défi futur, qui n'a pas encore été déballé, pourrait impliquer le lancement de véritables missions spatiales pour déployer des ressources orbitales supplémentaires qui peuvent aider à surveiller des zones non visibles de la Terre, telles que des objets cachés derrière la lune. (Qui sait : cela pourrait même servir de test pour des initiatives similaires sur d'autres planètes comme Mars, ce qui nécessiterait la mise en place d'infrastructures entièrement nouvelles en raison de la difficulté de les surveiller depuis la Terre. « Je pense que nous prévoyons déjà de faire quelque chose pour 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 faire mûrir cela et de démontrer que quelque chose comme ça peut être maintenu et peut être utile", a déclaré Reddy. "Ensuite, nous le transmettrons aux personnes qui ont la véritable responsabilité de maintenir cela."