Des lasers spatiaux pour sauver nos satellites des débris en orbite ?

Si les recherches portent leurs fruits, les débris qui encombrent l’orbite terrestre et menacent les engins spatiaux et les satellites pourraient être écartés des trajectoires de collision potentielles grâce à un réseau coordonné de lasers spatiaux.

Hang Woon Lee, directeur du Laboratoire de recherche opérationnelle sur les systèmes spatiaux ( Space Systems Operations Research Laboratory ) à l’Université de Virginie-Occidentale, a déclaré qu’une décharge de débris d’origine humaine, y compris des satellites hors d’usage, s’accumule autour de la Terre.

Plus il y a de débris en orbite, plus le risque de collision avec des engins spatiaux habités et non habités est élevé. Selon lui, la meilleure chance de prévenir ces collisions réside dans un réseau de plusieurs lasers montés sur des plateformes spatiales.

Des lasers intelligents pour contrer les débris

Les lasers, alimentés par l’intelligence artificielle, pourraient se déplacer et travailler ensemble pour réagir rapidement aux débris de toutes tailles.

Lee, professeur adjoint en génie mécanique et aérospatial au Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, est lauréat 2023 du prestigieux prix Early Career Faculty de la NASA pour ses recherches potentiellement innovantes. La NASA soutient l’étude de Lee sur l’élimination rapide des débris avec un financement de 200 000 dollars par an pendant trois ans maximum.

Vers une solution efficace et polyvalente

Les travaux en sont encore à leurs débuts et, pour l’instant, l’équipe de recherche vérifie si les algorithmes qu’ils proposent pour gérer le système de lasers constituent une solution valide et rentable.

Mais la vision à long terme est celle de «plusieurs lasers spatiaux effectuant activement des manœuvres orbitales et s’attaquant de manière collaborative aux débris spatiaux», a indiqué Lee. Cela pourrait conduire à une évitement de collision juste à temps avec des actifs spatiaux de grande valeur.

Le fonctionnement des lasers

Lorsqu’un faisceau laser atteint un débris, il ne le détruit pas complètement. Au contraire, le débris est poussé dans une nouvelle orbite, souvent par ablation laser. Cela signifie que le faisceau laser vaporise une petite partie du débris, générant un panache de plasma à haute vélocité qui dévie le débris de sa trajectoire.

«L’utilisation d’un système de plusieurs lasers peut créer de multiples opportunités d’interaction avec les débris et conduire à un contrôle plus efficace des trajectoires», explique encore le Pr. Lee.

Collaboration et validation

Lee collaborera avec Scott Zemerick, ingénieur en chef des systèmes de TMC Technologies, situé à Fairmont, pour valider tous les modèles et algorithmes développés tout au long du projet dans un «environnement de jumeau numérique». Cela garantira que les produits sont prêts pour le logiciel de vol, a conclu le Pr. Lee.

En synthèse

Ces recherches pourraient aboutir à une solution innovante pour éliminer les débris spatiaux qui menacent les engins spatiaux et les satellites. Grâce à un réseau coordonné de lasers spatiaux alimentés par l’intelligence artificielle, il serait possible de dévier rapidement les débris de toutes tailles de leurs trajectoires de collision potentielles. Si cette approche se concrétise, elle pourrait contribuer à assurer la sécurité des missions spatiales et préserver la durabilité de l’espace.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que le problème des débris spatiaux ?

Le problème des débris spatiaux concerne l’accumulation de débris d’origine humaine, tels que les satellites hors d’usage, en orbite autour de la Terre. Ces débris augmentent le risque de collision avec les engins spatiaux habités et non habités, mettant en danger les missions spatiales et la durabilité de l’espace.

2. Comment les lasers pourraient-ils aider à résoudre ce problème ?

Un réseau coordonné de lasers spatiaux alimentés par l’intelligence artificielle pourrait dévier rapidement les débris de toutes tailles de leurs trajectoires de collision potentielles. Les lasers pourraient effectuer des manœuvres orbitales et s’attaquer de manière collaborative aux débris spatiaux.

3. Comment fonctionne l’ablation laser pour dévier les débris ?

L’ablation laser consiste à vaporiser une petite partie du débris à l’aide d’un faisceau laser, générant un panache de plasma à haute vélocité qui dévie le débris de sa trajectoire. Un système de plusieurs lasers peut créer de multiples opportunités d’interaction avec les débris et conduire à un contrôle plus efficace des trajectoires.

4. Quel est le financement de ce projet de recherche ?

La NASA soutient l’étude de l’élimination rapide des débris menée par l’Université de Virginie-Occidentale avec un financement de 200 000 dollars par an pendant trois ans maximum.

5. Quelles sont les étapes actuelles du projet ?

Les travaux en sont encore à leurs débuts et l’équipe de recherche vérifie actuellement si les algorithmes qu’ils proposent pour gérer le système de lasers constituent une solution valide et rentable. La vision à long terme est celle de plusieurs lasers spatiaux effectuant activement des manœuvres orbitales et s’attaquant de manière collaborative aux débris spatiaux.

Légende illustration principale : l’orbite basse de la Terre se remplit de débris qui constituent une menace pour les engins spatiaux. Une nouvelle étude de l’université de Virginie examine si les lasers spatiaux peuvent éliminer de minuscules particules ou de vastes champs de débris susceptibles d’entrer en collision avec des objets tels que des satellites ou des stations spatiales. (Illustration WVU/Savanna Leech)