L’environnement spatial et ses effets sur les satellites

Retour sur la conférence organisée par 3AF et animée par Sébastien Bourdarie, ONERA, responsable de l’unité de recherche Environnement Radiatif Spatial ; Département Physique, Instrumentation, Environnements & Espace (DPHY/ERS)

 

Le cabinet SELENE Avocats a eu le plaisir d’assister le 13 octobre à cette conférence qui s’est tenue à la mairie du XVème arrondissement de Paris. Cette soirée fut organisée par l’A3F (Association Aéronautique et Astronautique de France) à qui il doit être rendu hommage.

 

Depuis les débuts de la conquête spatiale, l’insertion des activités humaines dans le milieu extra-atmosphérique n’a cessée d’augmenter. Source d’inspiration et moteur de l’innovation, le milieu spatial rend néanmoins complexe toute insertion de l’homme et des équipements développés par lui. Des astronautes présents à bord de l’ISS jusqu’au robot Insight fraîchement posé le 26/11/2018 sur la planète Mars, tous sont atteints par des particules radioactives, dont nous sommes protégées, sur terre, grâce à notre atmosphère. Ainsi, les satellites artificiels vont aussi subir les effets de cet environnement hostile.

 

Ces derniers se positionnent principalement sur trois orbites :

– L’Orbite géostationnaire, sur laquelle évolue les satellites utilisés pour les activités de télécom.

– Un peu plus basse, l’orbite sur laquelle vont s’insérer les satellites des systèmes de positionnement comme Galileo ; un projet européen ayant pour but de rendre l’Europe indépendante du système de navigation  américain actuel, le GPS.

– Enfin l’orbite basse qui va concerner les satellites d’observation, tels que Jason ou QuickBird.

 

Les effets décrits dans cette conférence proviennent essentiellement du soleil qui va générer des émissions de particules radioactives. Tous les satellites artificiels en subissent les conséquences, même s’ils évoluent sur des orbites différentes. Notre étoile présente des périodes d’activités variables qui se répètent environ tous les 11 ans ; c’est le cycle solaire qui présente des périodes d’activités croissantes et décroissantes.

 

Si l’on réfléchit en termes financiers, il serait tentant de penser que les constructeurs puissent profiter des phases décroissantes pour adapter l’équipement des satellites ou leur blindage en fonction d’une baisse de l’activité solaire ; mais ce serait méconnaître un autre phénomène.

 

Les autres étoiles impactent aussi notre environnement. Elles vont générer un rayonnement cosmique contenant également des particules radioactives et qui a la particularité d’être antihoraire au rayonnement solaire ; lorsque le rayonnement solaire est à son minimum, le rayonnement cosmique est à son maximum et inversement.

 

Les satellites encaisseront donc toujours des particules qui affecteront leur évolution dans le milieu extra atmosphérique. Aujourd’hui, il est impossible de prévoir suffisamment de blindage pour stopper les particules les traversant. Cela générerait un coût trop important et rendrait aussi les satellites trop lourds pour pouvoir être utilisés.

 

De plus, chaque satellite est conçu pour évoluer selon une orbite propre, les charges de neutrons ou de protons variant fortement entre chacune, nous ne pourrions les concevoir pour répondre efficacement aux spécificités de chaque orbite.

 

Les effets des radiations décrites ci-dessus sur ces corps artificiels peuvent être différents ; l’on observe notamment :

– des effets de vieillissement, sur les panneaux ou les équipements de contrôle thermique par exemple.

– des événements singuliers, induits par des particules traversant un composant électronique ; il en existe de plusieurs sortes et elles peuvent créer des courts circuits pouvant amener à la destruction thermique des composants électroniques.

– des charges électrostatiques, qui peuvent conduire à la perte de satellites. En 1994, les canadiens ont constaté des anomalies dans le fonctionnement de deux satellites à cause de ce phénomène.

 

De nos jours, il est intéressant de constater que les évolutions techniques et technologiques ont permis de rendre relativement sûrs le lancement et l’insertion des satellites en orbite.

L’enjeu des assurances spatiales pourrait donc être amené à se déplacer non plus sur les problématiques de lancement et d’insertion des corps artificiels, mais bien sur celle de leur pérennité face aux effets que les radiations font subir aux satellites tout au long de leur vie.