13 Février 2020  |  Environnement
Publié dans Sécurité Environnement 04/2019

Un harpon pour capturer les débris spatiaux

Le satellite RemoveDEBRIS a testé avec succès son harpon en orbite. Il s’agit de la troisième expérience accomplie de manière concluante pour valider des technologies destinées à lutter contre l’accumulation de débris spatiaux. Le CSEM a développé un système de vision de pointe permettant d’identifier avec précision ces déchets.

Le Réseau de surveillance spatiale des États-Unis suit 40’000 objets identifiés comme étant des débris spatiaux. On estime qu’il y a plus de 7600 tonnes de débris spatiaux en orbite terrestre. On a identifié, début 2016, quelque 17’000 débris de plus de 10 cm circulant en orbite basse et on estime qu’il existe environ 500’000 débris de plus de 1 cm et 100 millions dont la taille est supérieure à 1 mm. Certains d’entre eux se déplacent plus vite qu’une balle de fusil, à une vitesse proche de 50’000 km/h, ce qui constitue un danger considérable, l’impact d’un débris pouvant entraîner des dégâts importants et même la destruction de satellites opérationnels.
 
Le satellite RemoveDEBRIS de l’Agence spatiale européenne.
 
 
Un mini-satellite muni d’un harpon
Le projet européen RemoveDEBRIS vise à développer des technologies à bas coûts pour éliminer les déchets spatiaux. Il utilise, à cette fin, un mini-satellite expérimental de l’Agence spatiale européenne, lancé en 2018 et destiné à tester plusieurs techniques de collecte et de retrait des débris spatiaux. Il circule sur une orbite de 400 km – identique à celle de la Station spatiale internationale –, qui sera progressivement réduite par les forces de trainée accrues par l’utilisation d’une voile solaire. La mission doit durer un an et demi, dont une période de vingt semaines durant lesquelles le satellite sera actif et un an de suivi de la phase de désorbitation.
Le satellite a été conçu, construit et fabriqué par un consortium d’entreprises et d’institutions de recherche spatiale de premier plan, dirigé par l’Université de Surrey. Il est exploité en orbite par les ingénieurs de Surrey Satellite Technology Ltd à Guildford, au Royaume-Uni. Le projet est cofinancé par l’Union européenne. Le Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM) participe à cette mission, ayant développé un système de vision de pointe, permettant d’identifier avec précision les débris spatiaux.
 
Le système de navigation basé sur la vision développé par le CSEM.
 
 
Un projet en quatre étapes
Dans un premier temps, le satellite a capturé un « faux débris » au moyen d’un filet embarqué. Il a ensuite testé une technique d’identification de débris spatiaux grâce à un système de navigation basé sur des capteurs de vision, soit un flash LiDAR de dernière génération et une caméra.
Conçue par Airbus à Stevenage, en Angleterre, la troisième expérience a consisté à mettre en œuvre un harpon pour frapper une cible – un morceau d’enveloppe extérieure de satellite – fixée sur une perche longue de 1,5 m, déployée à partir du satellite chasseur. Le harpon a été tiré à une vitesse de 20 m/s pour pénétrer dans la cible et démontrer ainsi sa capacité à capturer des débris. Le harpon comporte un dispositif de verrouillage qui l’empêche de se détacher.
L’équipe du projet se prépare actuellement à l’expérience finale, qui doit avoir lieu en mars. Dans cette dernière étape, le satellite RemoveDEBRIS va déployer une énorme voile destinée à augmenter la trainée et accélérer ainsi la diminution de l’altitude et donc le délai de rentrée dans l’atmosphère, où le satellite sera détruit.
 
Une collaboration entre des acteurs prestigieux
Revenant sur le succès de l’expérience du harpon, le professeur Guglielmo Aglietti, directeur du Centre spatial de l’Université de Surrey, explique : « C’est l’expérience la plus exigeante de la mission et sa réussite est la plus belle des reconnaissances pour tous ceux qui ont été impliqués. Le projet RemoveDEBRIS montre à quel point une collaboration entre des acteurs prestigieux de l’industrie et de la recherche peut livrer des résultats remarquables. »
De son côté, Chris Burgess, ingénieur principal en charge des harpons chez Airbus Defence and Space – l’une des divisions du groupe Airbus, spécialisée dans les avions militaires, les drones, les lanceurs spatiaux et les satellites artificiels –, déclare : « Le succès de la démonstration de la technique du harpon marque un pas important vers la résolution du problème croissant des débris spatiaux. »
 
Les objectifs de la mission RemoveDEBRIS
Les objectifs de la mission RemoveDEBRIS sont les suivants :
  • Capturer à l’aide d’un filet un nano-satellite DebriSat 1 déployé auparavant depuis le satellite.
  • Utiliser un harpon pour capturer le nano-satellite DebriSat 2 déployé auparavant.
  • Mettre en œuvre un système de navigation optique pour repérer le nano-satellite DebriSat 2.
  • Utiliser une voile solaire pour accroitre la trainée et ainsi accélérer la rentrée atmosphérique.
 
 
Le consortium RemoveDEBRIS
Le consortium RemoveDEBRIS se compose de :
  • Coordination des missions et des consortiums : Surrey Space Centre (Royaume-Uni)
  • Ingénierie des systèmes satellitaires : ArianeGroup (France)
  • Exploitation de plates-formes, d’avionique et d’engins spatiaux : SSTL (Royaume-Uni)
  • Harpon : Airbus (Royaume-Uni)
  • Filet : Airbus (Allemagne)
  • Navigation par vision : CSEM (Suisse)/INRIA/Airbus (France)
  • Distributeurs CubeSat : Solutions innovantes dans l’espace (Pays-Bas)
  • Target CubeSats : Surrey Space Centre (Royaume-Uni)/Stellenbosch University (Afrique du Sud)
  • Voile traînante : Centre spatial de Surrey (Royaume-Uni)
 
 
CSEM
2000 Neuchâtel
Tél. 032 720 5111
www.csem.ch


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