Partie 1 Dossier : le Traité de l'Espace

Le Traité de l'Espace, ébauche d'un droit extra-atmosphérique

Après une absence de deux mois pour raisons professionnelles, le billet de cette semaine ouvre un nouveau dossier consacré à l’aspect juridique de la conquête spatiale

Le présent paragraphe a pour but de rappeler quelques termes juridiques pour comprendre les rapports de subordination entre les différents droits et types de textes. Si sa lecture est conseillée au non juriste en raison de la relative technicité des notions, le juriste pourra aisément passer au paragraphe suivant.

Tout d’abord, le traité une convention internationale, un contrat entre deux États (si la Loi «dispose», un traité «stipule») car il est le fruit de la volonté de deux entités.

Précisons que le droit international est supérieur aux lois mais inférieurs aux constitutions (cf. Article 55 de la Constitution de la Cinquième République). Cet ordonnancement s’explique par le fait que la Constitution, texte suprême organisant l’État ne saurait être atteinte par un traité entre deux États, alors qu’elle même est le fruit de la volonté de la nation. Ainsi, dès lors qu’un élément d’un traité est contraire à la Constitution, le dit texte ne peut être ratifié sans modifier la Constitution. Pourtant, paradoxalement, on modifie le texte supérieur pour pouvoir adopter le texte inférieur. Cet état de fait s’explique par les subtilités de la diplomatie. En effet, il est plus aisé de modifier une constitution qu’un traité, surtout quand celui-ci est négocié entre plusieurs États et qu’il a fait l’objet d’un long processus de négociation. De plus, la modification de la constitution obéit à des règles strictes.

Par ailleurs, doivent être distingués au sein du le droit international la coutume, du système conventionnel à savoir les traités. Peut importe la qualification qui leur est attribuée : charte, convention, déclaration). Les traités ont une force obligatoire pour les États et un manquement peut entraîner la saisine de la Cour Internationale de Justice

Comme toute d’activité, l’exploration spatiale est régie par le Droit. Mal connu en raison du caractère distant de son domaine qu’il réglemente, le droit de l’Espace possède comme toute déclinaison du droit, ses textes fondamentaux ainsi que des textes dont la portée est inférieure. Les lignes suivantes seront consacrées au sommet de la pyramide juridique spatiale : le «traité sur les principes régissant les activités des États en matière d'exploration et d'utilisation de l'espace extra-atmosphérique, y compris la Lune et les autres corps célestes», le plus communément appelé Traité de l’Espace.

Le Traité de l’Espace fut adopté par l’Assemblée Générale des Nations Unies le 19 décembre 1966. Il fut signé le 27 janvier 1967 et entra en vigueur le 10 octobre 1967. Il est toujours en vigueur de nos jours, il comprend dix sept articles. Tout d’abord, deux éléments importants sont à mettre en lumière.

D’une part, il convient de remarquer que l’existence même du traité est remarquable tant son contexte d’élaboration est marqué par la guerre froide. En effet, si le début de la décennie 1960 fut marquée par des tensions (en 1962 eurent lieu la crise des missiles de Cuba, la construction du Mur de Berlin) la fin de la décennie est placée sous le signe de l’accalmie (signature en 1963 du traité de Moscou interdisant les essais nucléaires dans l’atmosphère et sous marins, et en 1968 du Traité de Non Prolifération des armes nucléaires). Néanmoins, la décennie est marquée par l’enlisement du conflit au Viet Nam.

Un traité adopté dans un contexte de tensions internationales

D’autre part, la création d’un traité peut apparaître hâtive en raison de la jeunesse de l’astronautique. En effet, le traité se veut anticipatif, il prévoit que les règles s’appliqueront à l’utilisation de l’Espace et de tous les autres corps célestes (article 1), il instaure que les modalités d’occupation des corps célestes (article 4), prévoit un droit de visite réciproque des équipages de différentes stations (article 12) ainsi qu’un régime de responsabilité (article 7). À l’énoncé de ces règles, il est aisé d’imaginer toutes les applications régies par le traité. De plus, l’idée d’une réglementation fait basculer l’astronautique d’un aspect découverte à celui d’exploitation. Cet état d’esprit est largement relayé dans la culture populaire tel que le film 2001 : l’Odyssée de l’Espace, de Stanley Kubrick, 1968. Mais le caractère prospectif du texte doit être compris en fonction des perceptions de ses rédacteurs quant à l’avenir de l’astronautique au regard des exploits fulgurants.

Un texte inspiré par les avancées fulgurantes de l'astronautique en une décennie

En effet, en une décennie la discipline est passée du stade conceptuel à celui de discipline concrète. C’est en 1957 que Spoutnik, premier satellite artificiel, émet son bip-bip. En 1961, Youri Gagarine devient le premier homme à accéder à l’orbite terrestre, la première sortie extra véhiculaire fut réalisée en 1965 par Alexis Leonov. Le 30 octobre 1967 deux sondes soviétiques inhabitées s’amarrent. Pour la première fois l’année suivante, des hommes orbitaient autour de la Lune. Et c’est deux ans plus tard que l’Homme foula le régolite lunaire. Si le rythme de la conquête spatiale s’est par la suite réduit et la coopération accrue l’existence du traité demeure nécessaire. Car le besoin de règles est tout autant nécessaire en situation de compétition effrénée que pour établir les bases d’une coopération de confiance.

Pourquoi régir un domaine qui n’en est qu’à ses débuts ?

Partie I : Vers l’infini et au delà, les acteurs et domaines d’action du Traité de l’Espace

Le traité est relativement court (dix sept articles), il n’en demeure pas moins que son contenu est dense. Dans ce premier billet il s’agira de développer l’objet et les sujets du Traité de l’Espace. De prime abord, le traité défini son objet (A), ses acteurs (B) et pose, par conséquent les principes d’utilisation du domaine qu’il entend régir

A) La difficile définition de l’Espace

L’article 1 envisage comme objet dudit traité «L’espace extra-atmosphérique, y compris la Lune et autres corps célestes». Sont donc régis par le traité tous les espaces extra-terrestres. Pourtant la délimitation qui s’imposerait fait défaut. Ainsi, le traité ne fait aucune mention d’une délimitation, d’une frontière pourtant nécessaire en vue d’une application concrète du traité. En pratique il n’y a pas de distinction précise entre l’atmosphère et le vide mais bien une disparition diffuse et progressive de l’atmosphère. Si bien que même la Station Spatiale Internationale (ISS) qui orbite entre 300 et 400 km d’altitude doit être rehaussée régulièrement par les vaisseaux Soyouz, Progress ou ATV.

Theodore von Kármán, "inventeur" de l'Espace

Arbitrairement et symboliquement, l’Espace extra-atmosphérique commence à partir de 100 km d’altitude. Cette délimitation, davantage construction humaine que fruit d’une observation de la réalité fut décidée par la Fédération Aéronautique Internationale. Celle-ci s’inspira des travaux de Theodore von Kármán qui détermina le début de l’espace extra atmosphérique de manière négative c’est à dire la limite à partir de laquelle les applications aéronautiques ne sont plus possibles. Par la suite ce brillant scientifique fondera en 1944 le Jet Propulsion Laboratory (JPL) qui sera amené à construire des engins qui sillonneront un monde que leur fondateur à contribué à définir. Le laboratoire est aujourd’hui chargé d’envoyer, pour le compte de la NASA, des engins non habités dont les succès tels que les sondes Pionnier, les rovers marsiens (Sojourner, Spirit, Opportunity et bientôt Curiosity) ainsi que la sonde Cassini qui ont contribué à forger la réputation du centre de recherche.

B) Le statut des astronautes

Indépendamment des États parties, les acteurs du traités sont avant tout les humains envoyés dans l’Espace. L’article 5 les qualifie «d’astronautes». Différentes terminologies sont employées selon la nationalité de la personne. Ainsi, les américains les appellent «astronautes», les soviétiques puis les russes les appellent «cosmonautes», les européens «spationautes», les chinois «taikonautes». Les différentes terminologies sont employées pour opérer une distinction et mettre en avant le nouveau statut de la puissance envoyant ses ressortissants dans l’Espace mais renvoient toute celle d’un voyageur de l’Espace. Sans doute conscients de la dangerosité de l’envoi d’Hommes dans l’Espace, les rédacteurs du traité ont octroyé aux astronautes (au sens générique du terme) le statut «d’envoyés de l’Humanité».

Youri Gagarine, le premier envoyé de l'Humanité

Ce statut garanti à ses bénéficiaires une protection qui devra être respectée par les États signataires. Cette appellation grandiloquente se veut autant symbolique que réaliste. D’un point de vue symbolique, cette appellation accentue le prestige de ces voyageurs de «l’extra-terrestre». D’un point de vue réaliste, l’article 5 envisage qu’un équipage et son vaisseau puissent être contraints de se poser dans le territoire d’un autre État. Par ce biais, l’État dans lequel l’équipage s’est posé doit restituer ces hommes à leur État d’origine. De cette façon les rédacteurs entendaient sans doute se protéger des aléas dus aux balbutiements de leurs vaisseaux et de faire échapper leurs équipages aux irrédentismes chantages de la Guerre Froide. Ce cas de figure ne s’est pas réalisé.

D’une part les premiers astronautes américains amerrissaient dans l’océan pacifique pour être récupérés par l’US Navy. D’autre part, si les soviétiques puis les russes se posent dans les steppes du Kazakhstan, la vassalisation de cet État satellite puis la conclusion d’un accord de lancement et de récupération ont permis d’échapper à se cas de figure. Lors d’un programme Apollo une capsule inhabitée fut bien récupérée par les soviétiques mais nous y reviendrons dans nos prochains développements.

Ayant à l’esprit la formation d’origine des premiers envoyés de l’Humanité, l’article 4 permet l’envoi de personnel militaire «à des fins de recherche scientifique ou à toute autre fin pacifique». Car de Gagarine à Neil Armstrong en passant par Allan Shepard tous furent des pilotes de chasse à qui l’aventure spatiale permit d’entrer au panthéon des pionniers. Parce que les fusées furent d’abord développées pour propulser des charges explosives puis nucléaires, l’astronautique fut à ses débuts sous le giron des militaires. Ces dispositions protectrices seront complétées par «l'Accord sur le sauvetage des spationautes, le retour des spationautes et la restitution des objets lancés dans l'espace extra-atmosphérique», conclu le 22 avril 1968 et entré en vigueur le 3 décembre 1968. Ce traité prévoit, outre les mesures en cas de retombée d'objets spatiaux, habités ou non, sur terre, une obligation de secours et d'assistance aux spationautes dans l'espace extra-atmosphérique.

Dans la prochaine partie nous aborderons la question de l'appropriation de l'Espace et de la vente des parcelles lunaires.

Partie 4 Dossier : la politique américaine dans les vols habités

Analyse : comprendre l'abandon du retour sur la Lune

Les quarante ans du retour sur la Lune ont été l'occasion de se remémorer une période vaste de la conquête spatiale. Les regards portés vers l'avenir lors de cet anniversaire ont mis en évidence qu'il était incertain. L'été 2009 fut celui de la remise en question pour le programme lunaire américain. Du comité Augustine à la revue critique du lanceur Ares I, le programme Constellation est sur la sellette. Voici quelques clés pour comprendre le sujet.

Cette semaine quatrième et dernière partie de notre dossier consacré à l'avenir du vol spatial américain. Après avoir développé les raisons de l’abandon du programme Constellation, voici une partie consacrée aux choix et conséquences de cette décision.

Constellation, et après ? Les conséquences de l'abandon du retour sur la Lune

I. Adieu Mer de la tranquilité : avis de tempête sur la décision d’abandon

“L’Amérique abandonne la Lune”, ainsi titraient les journaux pour relater l’annonce du Président américain de ne plus soutenir le programme Constellation. Au delà de cette annonce, il convient d’aborder d’un point de vue prospectif les évolutions de cette politique. Bien plus que la fin d’un programme mort né, l’après Constellation est une période de turbulences, d’incertitudes tant parce que le retour sur la Lune était une réalité que par les orientations à venir qui sont audacieuses.

La Nasa adapte son plan de communication

D’habitude grande communicante, la NASA semble avoir été prise de court par cette annonce. Il convient de remarquer qu’à mesure que l’échéance du 1er février (jour de l’annonce de l’abandon) des rumeurs de plus en plus persistantes faisaient état d’un changement de politique spatial. Si bien, que la NASA a adopté une communication de crise. D’abord, les principales annonces furent faites par le biais de communiqués ou d’annonce du budget. Ensuite, les pages relatives au programme Constellation sont devenues de moins en moins visibles. Enfin, une ébauche de diaporama constitué à partir de photos d’archives a été mis en ligne pour illustrer les nouvelles orientations. Finalement, l’émission hebdomadaire“This week @NASA” (cette semaine à la NASA) fut absent du pendant trois semaines. Et les émissions suivantes ne mentionnaient toujours pas ce changement d’orientation.

L'absence d'émission "This week @NASA entre le 29 janvier et le 19 février peut s'expliquer par le temps d'adaptation nécessaire du plan de communication de l'agence. Source : NASA

Cette gestion tranche de manière singulière avec la tradition de la NASA qui, au cours d’un programme diffuse abondamment des images de synthèses de qualité. Celles-ci sont progressivement affinées par rapport à la réalité de la mission, pour enfin diffuser des images réelles qui sont difficilement discernables de celles en images de synthèses (notamment celles du décollage d’Ares I-X).

Les opposants en embuscades

De nombreuses voix se sont élevées contre cette décision qui, à défaut de constituer une révolution, est une transition brutale dans le changement de paradigme de l’agence (nous y reviendrons en détails ci-dessous). Les parlementaires des “Space States” voient d’un mauvais oeil ce changement et ont annoncé qu’ils feraient obstruction à la volonté présidentielle. En effet, l’annulation du programme n’est qu’à l’heure actuelle une volonté présidentielle et doit se confronter au vote des membres du Congrès.

Des conséquences sur l’emploi

On estime que le programme Space Transport System (la Navette spatiale) fait travailler 10.000 personnes rien qu’en Floride. Par conséquent, un abandon pur et simple ne ferait qu’augmenter le chômage alors que Constellation a été annulé en raison des difficultés économiques. Le nouveau paradigme choisi par la NASA fait davantage appel au secteur privé qui aura pour tâche d’absorber une partie des effectifs inutilisés de l’agence.
Lors d’une visioconférence avec les astronautes qui s’acheminaient le module
Cuppola vers de l’ISS, le Président Obama a tenu à rassurer ces derniers de
son soutient.

Barack Obama en visioconférence avec les astronautes le 17 février 2010

Que faire du matériel de Constellation ?

Se pose également la question du matériel, en effet, l’annonce de l’annulation a pu être mal perçue d’autant que Constellation était sur sa lancée. Si de nombreux programmes ambitieux ont été stoppés au stade de la planche à dessin et des illustrations d’artistes, Constellation était une réalité. Par conséquent, l’avenir du matériel développé à cet effet se pose, que faire des éléments de lanceurs, des composantes au sol ? L’agence soucieuse d’optimiser ses dépenses envisage une réutilisation de certains éléments dans ses nouveaux programmes (voir ci-dessous).

Pour répondre en partie à ces interrogations, le président Obama doit se rendre à un sommet spatial 15 avril prochain en Floride, État qui accueille le Kennedy Space center ainsi que de nombreuses entreprises sous traitantes. La Maison Blanche devra convaincre les parlementaires et les industriels en expliquant ses objectifs doivent emmener l’Amérique vers une nouvelle politique spatiale et non un abandon des vols habités.

II. La NASA portée par des courants réformateurs

À plus long terme l’abandon du programme constellation témoigne d’une accélération du changement de paradigme.

«Ce changement sera difficile et exigera que nous travaillerons tous ensemble – le Congrès et l’administration, l’industrie et la recherche publique, les partenaires internationaux traditionnels et les nouveaux» Charles Bolden, administrateur de la NASA

Pour comprendre le changement en cours il nécessaire de revenir sur les rapports entre la NASA et le secteur privé. L’agence, publie des offres de marché qui sont attribuées au mieux disant économique. Néanmoins, le lotissement des programmes ne laisse que très rarement les industriels sur le banc de touche, un programme étant partagé entre géants industriels (Lockeed Martin, Boeing, ATK). La NASA conservant cependant la maîtrise d’oeuvre du programme.

Un partenariat public privé au secours du vol habité ?

Ainsi, l’aspect le plus visible du changement de politique est la sous traitance des vols habités au secteur privé. Cette évolution est perçue comme radicale car le lancement d’Homme est perçu comme l’activité régalienne par excellence. Pourtant, ce changement n’est pas une révolution mais une accélération du changement de paradigme "C'est quelque chose vers lequel tend la NASA depuis 25 ans", explique Howard McCurdy, professeur de politique publique à l'université américaine. Déjà, la navette spatiale fut construite par la société privée Rockwell International. Et en 1996, l'administration de Bill Clinton a sous-traité des opérations préparatoires au lancement des navettes à une autre entreprise. Ce nouveau partenariat public privé devra effacer les précédents échecs. L'ancien administrateur adjoint de la NASA, Scott Pace, a accueilli avec scepticisme la nouvelle et rappelé que l'administration Clinton avait voulu privatiser partiellement l'Organisation nationale de reconnaissance, qui construit et exploite les satellites espions américains, pour finalement échouer dans sa démarche.

La NASA a donc segmenté les marchés entre transport de fret (Commercial Orbital Transportation Service) et d’équipage (Commercial Crew Developpement)
En ce qui concerne le transport de fret (COTS), deux compétiteurs (SpaceX) et Orbital Science sont encore en lice pour décrocher le contrat de dix vols d’un montant d’1,6 milliard de dollars. Toujours dans une optique de retour sur investissement, il y fort à parier que le système de tour de sauvetage commandé à Orbital dans le cadre de Constellation sera réutilisé dans COTS voire dans CCDev, les déclarations du PDG d’Orbital allant dans ce sens.

Dragon, le successeur de la Navette ?

SpaceX, crée par Elon Musk, l’inventeur de Paypal, est pour l’instant grand favori pour décrocher le contrat même si son lanceur, Dragon 9 ne répond pas encore à toutes les exigences techniques.
À propos du transport d’équipage, la NASA a préféré crée un marché distinct de COTS. Au 1er février 2010 la NASA a sélectionné pour la phase 1 différents industriels.
Space Dev, a reçu 20 millions de dollars pour envisager l’utilisation de son concept d’avion spatial Dream Chaser, refusé lors du programme COTS.
Boeing et Bigelow Aerospace se sont vu confier 18 millions de dollars pour développer un concept de vaisseau que ces derniers envisageaient pour le tourisme spatial (Bigelow développe des structures gonflables depuis plusieurs années).
United Launch Alliance (joint venture entre Boeing et Lockeed Martin) reçoit le reçoit 6,7 million de dollars pour le développement d'un système de détection de situation dangereuse et d'une tour de sauvetage, une maigre consolation pour le poids lourd du marché.

Ces deux programmes fonctionnent par phases. Afin d’optimiser les dépenses la NASA fixe un cahier des charges précis pour chaque étape, qui doit être atteint sous peine de suspendre les fonds. Ce mode de financement doit inciter les bénéficiaires à démontrer une réelle maîtrise des coûts et des délais.

Un risque d’égarement

Scott Pace a également rappelé que cette volonté devra se confronter au Congrès. Déjà préoccupés par les conséquences sur l’emploi, les parlementaires pourraient rejeter le projet de partenariat public-privé dans la mesure où l’absence de ligne directrice pour l’agence la menacerait d’égarement et de gaspillage des deniers publics. Et d’autre part,
d’une visibilité nécessaire au financement de ses programmes. En effet, dans un jeu politique, l’absence d’enjeux clairs et définis fait sortir le sujet du débat public. À l’abri de détracteurs directs, un programme aussi coûteux risque à terme d’être concurrencé par des programmes plus populaires. Ce désagrément peut être contrebalancé par la mise en avant de programmes robotiques populaires (Hubble, Mars Science Laboratory).

Vers davantage de coopération

Préconisée par le Comité Augustine, la coopération internationale sera à l’avenir encore renforcée. Auparavant menacée par Constellation, la Station Spatiale Internationale sort renforcée de cette nouvelle orientation. Réunis à Tokyo le 11 mars, les directeurs des agences japonaise, américaine et européenne se sont mis d’accord pour utiliser la station jusqu’en 2028 afin de maximiser le retour sur investissement de sa construction.

L'accord de partenariat NASA-ESA pourrait accélérer le développement de l'Advanced Re-entry Vehicle, évolution du vaisseau cargo consommable ATV qui permettrai à l'Europe d'emmener et de ramener du matériel et des hommes en orbite.

Cette orientation est déjà une réalité. Ainsi, le 14 septembre 2009 les agences spatiales américaine (NASA) et Européenne (ESA) ont signé un partenariat (mémorandum) sur le vol habité. Ce protocole d’accord non contraignant incite les deux parties à coopérer dans l’échange de données un domaine où qui souffrait d’une absence de coopération.
Cet accord est profitable aux deux parties car si l’agence américaine espère recevoir des données relatives au lanceur Ariane V et à sa propulsion (l’Amérique ne dispose pas d’un lanceur comparable), l’agence européenne peut espérer obtenir un retour sur expérience pour les technologies de rentrée atmosphérique nécessaire au développement d’une capsule réutilisable (ARV).




En conséquence, la politique américaine de vols habités a subi un tournant majeur. Longtemps vu comme salutaire, le programme Constellation est venu s’ajouter à la longue liste des programmes avortés. Finalement, la NASA a préféré la voie la plus audacieuse mais aussi la plus risquée qu’il nous appartiendra de commenter. Ce choix, fruit d’un consensus entre volonté politique et réalités techniques et économique ouvre la voie à une nouvelle période de concurrence, de débats quant aux choix de matériels, d’opérateurs et de procédés techniques. Ce dossier arrive ainsi à son terme, il se clôt avec la fin de Constellation, peut être le dernier grand programme de la NASA tels qu’Apollo et la Navette on pu l’être.
L’ère actuelle peut être comparée à celle d’avant Apollo, où l’Amérique, par la concurrence d’entrepreneurs de tailles modestes cherchaient son orientation, pas encore dans l’accomplissement d’un plan décennal mais dans l’imagination de ses cerveaux, les yeux tournés vers les étoiles.

Partie 3 Dossier : la politique américaine dans les vols habités

Analyse : comprendre l'abandon du retour sur la Lune

Les quarante ans du retour sur la Lune ont été l'occasion de se remémorer une période vaste de la conquête spatiale. Les regards portés vers l'avenir lors de cet anniversaire ont mis en évidence qu'il était incertain. L'été 2009 fut celui de la remise en question pour le programme lunaire américain. Du comité Augustine à la revue critique du lanceur Ares I, le programme Constellation est sur la sellette. Voici quelques clés pour comprendre le sujet.

Cette semaine suite de notre dossier consacré à l'avenir du vol spatial américain. Après avoir développé les raisons et objectifs du programme Constellation et alors que Barack Obama a décidé d'y mettre fin, voici une troisième partie consacrée aux motifs de cette décision.

La remise en cause du programme Constellation

Cette troisième partie du dossier sur le vol habité devait s’attarder sur les turbulences du retour sur la Lune (programme Constellation). Attendant les derniers dénouements pour dresser un bilan des débuts du programme et clore ce dossier, la radicalité des choix de l’administration américaine rend caduque une clôture prématurée. Pourtant, afin de comprendre ce qui constitue sans aucun doute un tournant le plus radical de la politique spatiale américaine, une suite d’articles s’imposent afin de saisir les enjeux et les conséquences d’une décision de rupture.

Pour rappel, Le président George W. Bush avait présenté la Vision for Space Exploration le 14 janvier 2004, un an après l’explosion en vol de la navette Columbia. Ce discours de rupture entendait tourner la page de l’ère navette et redonner une nouvelle orientation aux vols habités américains. L’Amérique retournerait sur la Lune mais pour y rester. Par la suite, l’immense complexe administratif et industriel s’est mis en branle pour accomplir ce tour de force : mettre les navettes à la retraite, concevoir des équipements nouveaux à partir de matériel, réduire le temps de latence le “gap” afin de ne pas dépendre de la Russie pour accéder à l’Espace.

Uniquement existant à ses débuts par des illustrations d’artistes, le programme Constellation commençait à prendre son envol : les installations au sol testant les moteurs étaient rénovées, les installations au sol du lanceur Ares I (fusée transportant l’équipage étaient en voie d’achèvement enfin, le démonstrateur Ares I-X avait réussi son vol inaugural le 29 décembre 2009 et même un prototype de jeep lunaire avait été testé. 9 milliards de dollars avaient été déjà dépensés. Bien qu’irréaliste l’annonce d’un premier vol habité en 2014, laissait entendre que l’agence spatiale américaine espérait mener à bien ses objectifs. Les estimations les plus réalistes laissaient entrevoir un premier vol habité en 2020 et une première mission lunaire en 2030.

Lunar Reconnaissance Orbiter : un éclaireur laissé à son sort

D’un revers de main, Barack Obama a balayé ce calendrier et fait part de son intention d’annuler le programme Constellation dans le budget 2011. Il convient d’en expliquer ici les raisons.

Constellation, un programme réaliste ou sans ambitions ?

La première critique formulée à l’encontre du programme fut son manque d’innovation technique. En effet, mis à part (la différence est pourtant de taille) l’architecture de mission à deux lanceurs (l’un pour le matériel, l’autre pour l’équipage) était sensiblement la même. Nous entendons par là qu’une fois assemblée en orbite le schéma du train spatial était le même que celui d’Apollo (Voir partie 2, Ruptures et continuités du programme Constellation).

À cet égard, les défenseurs de Constellation rappelait que les lois de la physique étaient toujours les mêmes et que la configuration optimale était celle d’une segmentation des vaisseaux (un pour aller autour de la Lune et en revenir, et un autre pour se poser sur la Lune et en remonter). La critique fut d’autant plus facile que Mike Griffin, (précédent administrateur de la NASA) qualifiait le programme Constellation “d’Apollo on steroids” afin de faire comprendre l’esprit du programme et de faire un parallèle avec le précédent programme lunaire. L’argument s’est finalement retourné contre lui car le Président Obama justifia en ces termes l’abandon du programme : “Constellation avait dépassé les budgets, au delà des prévisions et manquait d’innovations en raison d’un échec à investir dans de nouvelles technologies critiques” (“was over budget, behind schedule and lacking in innovation due to a failure to invest in critical new technologies"). Cette justification par l’absence d’innovation dans le programme est présenté comme sa principale faiblesse alors que c’était l’argument de ses promoteurs : un programme lunaire réaliste et abordable. Trop nombreux sont les exemples de programmes spatiaux novateurs qui ont été abandonnés en raison du trop grand bond technologique à franchir.

Ares I-X, un lanceur ayant réussi à dissiper une partie des critiques

Le lanceur Ares I ne fut pas épargné. Sa forme inédite (un second étage plus large que le premier, dérivant des boosters de l’actuelle Navette) fut l’objet de doutes quant aux vibrations et à sa puissance. Néanmoins, le succès du vol d’Ares I-X a permis de dissiper, en partie certaines critiques.

L'Amérique doit elle retourner sur la Lune ?

Le second faisceau de critiques s’est porté sur l’intérêt à retourner sur la Lune. À la différence du programme Apollo, Constellation devait permettre l’installation d’une présence humaine permanente, préalable à une exploration de Mars, afin de simuler dans des conditions plus facile un voyage vers la planète rouge.

La Lune doit-elle être un avant poste martien ?

À ce titre il convient de remarquer que les critiques ne portaient pas tant sur l’intérêt même du vol habité mais sur le choix de notre satellite. Logiquement la Mars Society préférait le choix d’aller directement sur Mars. Elle voyait ainsi en Ares V le lanceur permettant enfin d’accéder à la planète rouge. Enfin, sur ce large spectre de critiques d’autres ne voyaient pas l’opportunité d’achever l’ISS pour s’en détourner.

Constellation, un programme trop tardif

Le troisième volet de critique a porté sur le calendrier du programme. Initialement le premier vol de la capsule habitée Orion devait intervenir en 2014. Ceci alors que les Navettes devaient être mises au placard en 2010-2011.

La dépendance américaine vis à de la Russie pendant le "gap" fut un élément déterminant

Ce choix laissait les États Unis tributaires de la Russie pour accéder à l’ISS. Cette dépendance mettaient l’Amérique dans une position inconfortable dans la mesure où les rapports entre ces pays étaient plus tendus qu’ils ne le sont aujourd’hui (question iranienne, bouclier anti missile en Europe de l’Est). Un obstacle disparaissant devant un autre, l’augmentation progressive du “gap” n’a pas permis de faire disparaître les critiques.

La terrible concurrence d'une ouverture du domaine spatial au secteur privé

En quatrième lieu, la capsule Orion a souffert de sa co existence avec le programme COTS (Commercial Orbital Transportation Service). Ce dernier vise à faire émerger une offre privée de desserte de fret et d’équipage en destination de l’ISS lors du gap. Un des arguments du programme Constellation était sa flexibilité. En utilisant seulement Ares I la desserte de l’ISS demeurait possible.

Orion (ci-dessus) et la capsule Dragon (ci-dessous) de la firme SpaceX, deux vaisseaux redondants

D’où la question suivante : Pourquoi Orion devrait t-il supplanter à terme les modules privés alors que ces modules doivent entrer en service avant lui, être moins chers et sont tout autant capables d’accomplir la mission de transport ? Ces arguments, tout comme ceux liés au manque d’innovation sont à double tranchant. Les critiques sont fondées pourtant l’identité de leurs auteurs ne doit pas tromper l’observateur. En effet, le système d’attribution des marchés ne laisse que très rarement les industriels sur le banc de touche, un programme étant partagé entre géants industriels (Lockeed Martin, Boeing, ATK) il arrive parfois que la légitimité du maître d’ouvrage soit volontairement contestée par les perdants d’un appel d’offre.

Le Comité Augustine, le coup de grâce ?

Rapport sur la politique spatiale américaine en matière de vol habité

Finalement, ce sera le Comité “Augustine” qui eu raison du programme Constellation. Ce comité d’audit, officiellement dénommé “Review of US Human Spaceflight Plans Committee” était présidé par Norman Augustine, ancien dirigeant de Lockeed Martin. Le comité avait été chargé par le Président Obama d’évaluer la politique publique de retour sur la Lune. La commission a rendu son rapport le 29 octobre 2009 (disponible ici).

Norman Augustine

Dans ses conclusions la commission jugeait que le programme pouvait dépasser ses difficultés en lui accordant davantage de financement sans quoi le programme est condamné. Le rapport constate néanmoins que l’entrée en service du vaisseau Orion ne se ferait au mieux que sept ans après la retraite des Navettes. De plus, la commission insistait sur le fait que l’abandon de l’ISS apparaissait comme déraisonnable au regard des sommes investies dans le complexe (100 milliards de dollars). Le rapport insistait sur l'opportunité d'autres cibles comme : les points de Lagrange entre la Terre et (point où les forces d'attraction de deux corps s'annulent), le survol de mars ou d'un astéroide.

Illustration d'artiste d'un Orion posé un astéroïde, remarquez les astronautes flottant à la base du vaisseau.

Le rapport préconise également le recours à des sociétés privées. Cette option fut l’objet de controverses tant il s’inscrit en rupture avec la culture de l’industrie spatiale américaine. Au pays du libéralisme, la NASA définit ses besoins et conçoit ses lanceurs, elle passe des appels d’offres auprès de grands groupes, définit un maître d’ouvrage principal ainsi que des sous-traitants. Si bien que les industriels obtiennent toujours des retombées d’une commande publique. Le lotissement des offres étant un intérêt bien compris pour toutes les parties. Pourtant un autre panel d’experts est venu contredire les positions du comité Augustine. Mandaté par le Congrès, l’ASAP (l’Aerospace Safety Advisory Panel) a formulé dans son rapport annuel des doutes quant au bien fondé de l’abandon d’Ares I, tant les alternatives (privées) lui apparaissent pour l’instant insuffisamment développées. Comme tout programme de politique publique à long terme, le programme Constellation a souffert de nombreuses critiques, si celles ci peuvent être bénéfiques en permettant de réorienter un programme dans l’impasse d’autres peuvent avoir raison de lui.

Finalement, si le programme de retour sur la Lune n’a pas mobilisé les foules en dépit des efforts médiatiques gigantesques de la NASA, ce choix n’a que rarement été accueilli passivement. Tant de la part de ses défenseurs que des ses détracteurs Constellation fut l’objet de discussions quant aux orientations de l’Amérique dans l’Espace. Conçu comme une réponse salutaire aux échecs du programme Navette, on peut principalement reprocher à Constellation de ne pas avoir envisagé suffisamment la transition de l’ère ISS/Navette.

L’annulation du programme ne s’est pas fait sans vagues loin sans faut. Des partisans convaincus, aux industriels en passant par les sénateurs des États principalement touchés par l’annulation du retour sur la Lune n’est pas encore accepté. Par ailleurs, la proposition du Président doit encore se confronter au Sénat ainsi qu’à la Chambre des représentants dont certains membres ont déjà annoncé qu’ils feraient obstruction à la proposition de manière similaire à celle conduite contre la réforme de santé. Dans une prochaine partie nous aborderons les conséquences de l’annulation et les futures orientations de la NASA.

Les ports spatiaux en danger? La tête dans les étoiles mais les pieds sur Terre

PROSPECTIVE Le billet de cette semaine est consacré à la pérennité des centres de lancements et des et aux risques qui pèsent sur eux.

Les ports spatiaux vont ils disparaitre ? La question a de quoi laisser dubitatif mais elle mérite d'être posée. En effet, pour les plus célèbres, leur pérennité est remise en cause par plusieurs facteurs que nous détaillerons ci dessous. Pour rappel, sous l'appellation "bases de lancement" ou "centre spatial" se regroupent l'ensemble des installations dont la fonction est de construire, d'assembler, de faire décoller et de suivre les différents engins spatiaux.

Le Kennedy Space Center aura t-il un jour les pieds dans l'eau ?

Pour mesurer le poids des menaces qui pèsent sur les ports spatiaux il est nécessaire de passer en revue leurs critères d'implantation.
Tout d'abord, la zone doit être plate. Ensuite, elle doit être facile d'accès, de préférence en bord de mer. En effet, de par leur taille et par la faiblesse de son coût, les différents éléments d'une fusée arrivent souvent par transport maritime. De plus, la zone doit être peu urbanisée pour minimiser les conséquences d'un accident pendant un lancement.
Enfin, la proximité avec l'équateur est également un avantage pour minimiser la masse de carburant nécessaire à la satellisation. En effet, la quantité d'énergie à fournir est moindre car la vitesse de rotation de la Terre est maximale à cet endroit et s'ajoute à celle impulsée par le lanceur. Par exemple, lorsque la fusée Soyouz sera lancée depuis Kourou en Guyane française
le gain du à la proximité de l'équateur permettra, avec la même fusée, d'envoyer en orbite géostationnaire des orbites allant jusqu'à 3,2 tonnes alors que cela est impossible depuis Baikonour (Kazakhstan).

En conséquence, la plupart des centres de lancements se situent dans une zone proche de l'équateur ou des deux tropiques. Il est intéressant de noter que la conséquence de cette conjonction de conditions aboutie à une optimisation des territoires nationaux pour orienter chaque base de lancement au plus près de l'équateur (cf. carte : Pour voir l'ensemble des ports spatiaux mentionnés dans cet article cliquez sur le bouton " - " pour dézoomer au maximum. )

Cliquez sur le lien pour afficher "Les différents ports spatiaux à travers le monde" sur une carte plus grande

Après avoir vu brièvement les caractéristiques des ports spatiaux, intéressons nous aux menaces qui pèsent sur eux. Nous les analyserons selon leur gravité.

L'urbanisation, un risque réel en gestation

A première vue théorique l'importance de cette menace est faible mais croissante, l'urbanisation galopante des villes pourrait menacer à terme les ports spatiaux. Non pas que les États céderaient un jour les installations à des promoteurs avides de grands espaces mais plutôt que les villes grignotant les espaces vides pourraient un jour ou l'autre encercler des installations spatiales dangereuses que l'on voulait au départ éloigner. Ce fut le cas lorsque les installations chimiques de la vallée du Rhône furent éloignées de la capitale des Gaules, Lyon s'étendant de plus en plus au fil du temps, les installations furent encerclées par les villes. Et le bilan de l'explosion d'un réservoir le 4 janvier 1966 fut alourdi par cette proximité.
Cette menace s'est avérée réelle lors d'un incident de lancement depuis la base de Xichang (Chine) le 15 février 1996, le lanceur Longue Marche 3B emportant le satellité Intelsat 708 s'est écrasé sur 80 habitations d'un village situé à moins de deux kilomètres du pas de tir. Il y a fort à parier que ce genre d'incidents se répéteront pour des pays davantage soumis aux pressions géographiques. Le Japon est le premier concerné. Il doit déjà faire cohabiter sa base de Tanegashima avec les exigences des pêcheurs locaux en interdisant tout lancement entre septembre et février.

La menace politique, un facteur de précarité : l'exemple russe

Construite en 1955 alors que l'URSS était envisagée comme éternelle, la base de Baikonour (Kazakhstan) se trouve désormais en dehors de la république fédérale de Russie. L'implosion de l'URSS en 1991 fit peser une menace importante pour la Russie : la priver de toute base de lancement. En 1994 un accord fut trouvé entre les parties et le Kazakhstan mis en location la base aux autorités russes. Ce sont elles qui gèrent désormais les installations, la ville ainsi qu'une zone 6400 km2. La ville est administrée par les autorités russes mais le pouvoir de police est Kasakh.

Une nouvelle ère pour le berceau de l'astronautique russe

Mal à l'aise avec cette dépendance d'un ancien satellite, la Russie a cherché différents moyens pour s'affranchir de cette tutelle. Trois autres cosmodromes furent mis en chantier celui de Dombarovski, celui de Svobodny et enfin celui de Plesetsk.
Le cosmodrome de Dombarovski est à la frontière du Kazakhstan, il est le moins utilisé par la Russie et est loué à ICS Kosmotras qui commercialise des lancements à partir d'anciens missiles Dniepr (cf article sur l'héritage spatial communiste).
Le cosmodrome de Svobodny fut inauguré en 1997 pour devenir le nouveau Baikonour, cependant le coût de construction des nouvelles installations incita les autorités russes à le fermer en 2005, d'autant plus que sa position géographique satisfaisait à peine la desserte de l'ISS.
Le cosmodrome de Plestesk fut désigné comme le successeur légitime de Baikonour car bénéficiant d'installations préexistantes. Sa position au nord était utilisée comme base de missiles pour atteindre le plus rapidement l'Amérique via le pôle nord. Le missile ne différant de la fusée que par la nature de charge utile le coût de ré emploi était jugé intéressant. C'est la base la plus active de russie. De plus les revendications Kazakhs demandant une hausse du loyer auraient du mener à rapatriement total. En réalité seuls les lancements militaires ont été transférés. Le bail de bail de Baikonour fut renouvelé en 2004 jusqu'en 2050 pour un loyer de 115 millions de dollars par an. Le Kazakhstan dispose d'un droit de regard sur les activités effectuées à Baikonour notamment quant au polluant carburant de la fusée de Soyouz et de ses conséquences pour l'environnement.

Un autre précédent de dépendance territoriale eu lieu lorsqu'à la fin de la guerre d'Algérie et des accords d'Évian la France fut sommée de trouver un autre centre de lancement que celui d'Hammaguir. Ce déménagement forcé accoucha de la création du Centre Spatial Guyanais à Kourou en Guyane française.
Mais la montée des revendications d'autonomie pourraient à terme être une menace pour le CSG. On peut penser que les responsables du centre ont accueilli avec un certain soulagement le non au référendum du 10 janvier en faveur de davantage d'autonomie mais la menace n'a pas pour autant disparu.

Le risque naturel, un danger réel pour des ports spatiaux littoraux

Implantés près littoraux pour des raisons de commodités ce facteur doit être pris en compte avec les changements climatiques. Deux ports spatiaux et non des moindres sont touchés par cet élément du changement climatique : Kourou et le Kennedy Space Center.
En effet, ces deux ports spatiaux sont près des côtes par conséquent la montée des eaux ainsi que l'érosion des sols pourraient les rendre vulnérable et priver les États de leurs principaux accès à l'Espace.

Kourou les bains

Copyright http://pagesperso-orange.fr/ac-kourou/aerodrome/aerodrome.html

La solution pourrait venir d'une relocalisation des centres spatiaux dans les endroits désertiques. Verra t-on un jour décoller une fusée étatique du Space Port América, en actuellement construction au Nouveau Mexique, qui doit voir s'envoler les vaisseaux de Virgin Galactic ?

Space Ship 2 et le rêve inachevé de banaliser l’accès à l’Espace par un avion spatial

Le billet de cette semaine est consacré à l'avion spatial de Virgin Galactic et à l'Histoire des avions spatiaux

La semaine dernière Richard Branson (fondateur de Virgin Galactic) et Burt Rutan (fondateur de Scaled Composites) ont dévoilé le Space Ship Two, premier avion spatial privé destiné à emmener des touristes dans l’Espace. Ainsi se concrétise un partenariat entamé il y a plusieurs années dont le but est d’offrir des vols suborbitaux aux touristes capables de débourser 200 000 € pour 3 minutes en apesanteur. On rappellera que l'on qualifie d'avion spatial la fusée réutilisable capable d’aller en orbite et de revenir sur Terre comme un avion. Néanmoins, SS2 ne se met pas en orbite (comme la navette spatiale mais décrit une trajectoire balistique).

Richard Branson (fondateur de Virgin Galactic) et Burt Rutan (fondateur de Scaled Composites) tenant une maquette du Space Ship 2

Sous l’appellation Space Ship Two on regroupe en fait deux appareils. Le premier est l’avion porteur, le White Knight 2, il transporte sous son flan la fusée Space Ship 2 qui est larguée à 16 kilomètres d’altitude. Une fois séparée du White Knight 2, Space Ship Two allume son moteur fusée pendant quelques minutes pour atteindre par inertie l’altitude de 100km, limite théorique de l’Espace. À cette altitude la courbure de la Terre est bien visible, et l’apesanteur réelle. Ainsi pendant trois minutes les passagers vivent des sensations équivalentes à celles des astronautes professionnels. L’aventure prend fin lorsque le vaisseau rentre dans l’atmosphère et se pose comme un avion, sur la même piste d’où il avait décollé.

Le White Knight 2 (possède deux fuselages) portant le Space Ship 2 (au centre) sur le tarmac dans le desert de Mojaves (Californie)

Si ce n’est pas la première fois que l’on prétend rendre l’Espace accessible -pour à chaque fois voir les faits démontrer le contraire- force est de constater que cette fois un pas significatif est franchi et que les promesses seront tenues. En créant Virgin Galactic et en s’appuyant sur le chevronné Burt Rutan, Richard Branson a montre que l’on s’avance vers une industrie du tourisme spatial. Différents appuient cette avancée. Certes, Branson et Rutan ne sont pas les premiers. Le premier touriste de l’Espace a volé en 2001 et depuis, sept hommes et femmes ont pu passer une semaine dans la Station Spatiale Internationale (ISS) mais le prix du billet (une vingtaine de millions dollars) a de quoi rebuter les plus motivés. Par ailleurs, la mise à la retraite des Navettes américaines reporte l’envoi d’astronautes sur les seules épaules du Soyouz. Par conséquent, Guy Laliberté sera sans doute le dernier touriste de l’ISS avant longtemps.

Guy Laliberté, fondateur du Cirque du Soleil, dernier touriste de l'ISS avant longtemps.

En fait, le tourisme spatial au prix proposé par Virgin apparaît comme la dernière expérience de sport extrême pour des gens fortunés qui sont amatrices de sensations fortes. Après des études de marchés il apparaît qu’une proportion relativement élevée de personnes est prête à débourser la dite somme pour un voyage dans l’Espace afin de rendre l’activité d’opérateur rentable.

Les promesses de l'avion spatial, une fusée rêvée : décolle comme un avion et atterit comme un avion pour repartir en mission sans entretien, du moins sur le papier

Ce que promet Virgin, n’est pas nouveau, déjà dans les premières années de la conquête spatiale, lesavancées fulgurantes laissaient penser qu’avec une telle croissance exponentielle il ne serait pas rare d’aller passer un week-end sur la Lune aussi facilement qu'on prenait l'avion.
La sortie en 1968 du film 2001, l’Odyssée de l’Espace de Stanley Kubrick, un an avant les premiers pas sur la Lune et en même temps que le premier survol autour de la Lune confortaient cette idée.

2001, l'Odyssée de l'espace le film qui promettait une démocratisation de l'accès à l'Espace

Pour autant, l'achèvement d’objectifs en fonction de l’idée que l’on se fait du futur n’a jamais servi dans la conquête spatiale. Les impératifs économiques, techniques venant toujours complexifier la donne et faire échouer un programme.
Le programme Navette illustre le mieux la volonté de banalisation de l’accès à l’Espace. À peine Neil Armstrong foulait t-il le sol sélène que la NASA cherchait le moyen de rapprocher un peu plus la Terre des étoiles. La Navette spatiale apparaissait donc comme le moyen de substituer un appareil réutilisable à des lanceurs consommables dont seulement une infime partie revient sur Terre.

Projet de navette spatiale mutlifonction

L’idée sous jacente au programme STS (Space Transport System) était de réduire les coûts en construisant un appareil polyvalent autant capable d’amener sur orbite des charges utiles que des satellites que les réparer par la suite en ayant une soute multifonction.
ar ailleurs, le terme de navette spatiale illustre cette volonté de rendre l'orbite terrestre aussi accessible qu'un vol long courrier desservait Paris-New York.

Se rendre au spatioport comme on se rend à la gare

Les désillusions furent à la hauteur des espoirs fondés. Tout d'abord le programme STS (Space Transport System) accusa un retard tellement important si bien que la seule station spatiale américaine de l'après Apollo (Skylab) ne vit jamais une navette l'aborder avant qu’elle ne brûle dans l’atmosphère faute de ravitaillement.

Retour sur Terre d'une Navette américaine, le seul exemple pérenne d'avion spatial

De plus, il s'avéra que l'Amérique n'avait pas les moyens de posséder une flotte d'avions spatiaux et de construire une station spatiale nationale (Freedom). Par conséquent le programme STS fut amputée de son objectif et les navettes. Le dégel des relations Est Ouest fut l'occasion pour les navettes de desservir la station Mir. Mais une fois précipitée dans l'Océan Indien les navettes furent à nouveau cantonnées à des vols à vocation scientifique. Ce ne fut qu'en 2001 avec le projet de l'ISS que les navettes furent pleinement employées. Non seulement elles ravitaillaient la station en hommes mais aussi en fournitures mais participaient à sa construction.

Les précédentes déceptions de banalisation d'accès à l'Espace

L'achèvement de l'ISS en 2010, le coût des missions (estimé à 1 milliard de dollars),
la perte par deux fois de deux équipages (en 1986 et 2003) ainsi que de deux orbiteurs sur une flotte de cinq appareils ajoutés à la faible fiabilité de l'avion spatial américain incitèrent les décideurs américains à anticiper sa retraite.
La navette américaine est pourtant le seul projet concrétisé de navette spatiale. Parmi les autres tentatives notables on peut citer celle de l’Europe dans les années 1980, qui a voulu posséder son propre avion spatial, Hermes lancé par Ariane V. La perte de la navette américaine pendant le développement du programme ainsi que son alourdissement eurent raison de lui. Si bien qu’Ariane V est aujourd’hui amputé de sa première raison d’être.

Hermes et Ariane V, encore un projet d'avion spatial inaboutit

Dans des études préparatoires la NASA a cherché un successeur à la navette. Le X-33 reprend la forme d’avion spatial. Les innovations qu’il nécessitait étaient trop importantes notamment en ce qui concerne ses réservoirs en structure en nid d’abeille et ses moteurs à tuyère extérieure. Le programme fut stoppé en 2001.

le projet X-33, le défunt successeur de la navette américaine

La Russie a elle aussi cherché dans les années 2000 un successeur au vénérable Soyouz et s’est tourné vers le Klipper, un projet d’avion spatial qui a été stoppé faute de moyen.

Klipper

Dernièrement l’ESA a prévu un le test du Intermediate eXperimental Vehicle anciennement nommé Pré-X qui est un démonstrateur technologique qui doit tester des technologies de rentrée dans l’atmosphère en vue d’un futur avion spatial.

XVI (anciennement nommé Pré X) doit permettre à l'Europe de tester les technologies de retour d'un avion spatial.

Mais là où Virgin Galactic et Scaled Composites innovent c’est dans la simplicité du matériel et l’opportunité de leur démarche.

Film promotionnel accompagnant la sortie du Space Ship 2

En ce qui concerne le matériel, si le Space Ship Two n’a pas encore volé, ce qui ne saurait tarder, son prédécesseur, Space Ship One a fait ses preuves. En Effet, l’engin a remporté l’Ansari X Prize le 4 ocotbre 2004 soit le jour du 47éme anniversaire du lancement du Spoutnik. Pour remporter les dix millions de dollars le vaisseau devait être construit sur des fonds entièrement privés et voler par deux fois à 100 km d’altitude dans un intervalle de 14 jours. Le White Knight 2 a lui aussi déjà volé en 2008 et des essais en vol avec le Space Ship 2 sont prévus en 2010.
Quant aux débouchés, cela semble anodin mais le simple fait que Branson s’engage dans un marché est signe avant coureur de sa montée en puissance. Si l’homme d’affaire a pu essuyer des échecs, son sens du business est assez aiguisé pour savoir quel secteur sera rentable dans les années à venir. Il n'est d'ailleurs par le seul milliardaire à le faire, Jeff Bezos (fondateur d'Amazon) le fait avec le discret New Shepard, Elon Musk (créateur de Paypal) fait avec sa firme Space X.

Dans Avatar, James Cameron envisage les trajets orbite-sol par le biais d'avions spatiaux

Par conséquent si l'Espace n'est pas aussi accessible que les avions spatiaux le promettaient, l'arrivée d'opérateurs privés pourrait changer la donne dans la mesure où ils recherchent la fiabilité et une réduction du coût du lancement. Virgin Galactic pourrait donc réussir là où les autres expériences ont échoué et rendre l'Espace un peu plus accessible au plus grand nombre.

Les débris spatiaux compromettent-ils l'utilisation de l'Espace ?

Le billet de cette semaine aborde la question des débris spatiaux et de la menace qu'ils représentent pour l'exploration.

Depuis 1957, date à laquelle la conquête spatiale a commencé, l’utilisation de l’Espace, la quantité de matériel envoyé n’a fait que croître de façon exponentielle. Parmi tous les objets qui gravitent autour de la Terre il convient de distinguer ceux ayant une utilité de ceux qui n’en ont pas ou n’en ont plus. Rentrent ainsi dans la première catégorie les satellites d’observation, de communication, télescopes spatiaux ainsi que les vaisseaux de transports qu’ils soient habités. Dans la dernière catégorie sont inclus tous les matériels qui n’ont plus d’utilité qui aient fonctionné auparavant ou qu’ils aient acheminé du matériel (tel qu’un étage supérieur de fusée).

L'enjeu peut sembler anodin mais il est avéré, dernier exemple en date en février 2009 quand le satellite 33 de communication du réseau Iridium est entré en collision avec le vieux satellite militaire russe Cosmos 2251.

Embouteillage sur orbite

On appelle donc débris spatiaux ou débris orbitaux tous les objets en orbite terrestre, fabriqués par l’homme qui n’ont plus d’utilité et dont la seule existence est à même d’engendrer une catastrophe par explosion ou par collision, eu égard à sa vitesse et à la possibilité de chute sur Terre.

Embouteillage sur orbite

Au fur et à mesure que l’Espace a pris de l’importance dans nos sociétés. Malgré le phénomène d’élimination naturel des déchets, les catastrophes s’enchaînent à rythme toujours plus soutenu en raison de l’augmentation de lancements. Pendant longtemps l’immensité de l’Espace n’a pas fait naître dans les esprits l’idée d’encombrement, de saturation. Aujourd’hui, les risques induits par les débris spatiaux intéressent désormais les agences spatiales dans la mesure où les débris spatiaux présentent un danger pour l’exploitation commerciale et scientifique des orbites terrestres.

Impact du satellite militaire français Cerise avec un débris d'Ariane 4 en 1996

Les risques induits par les débris spatiaux sont essentiellement étendus au seul espace extra atmosphérique, les orbites. Nous envisagerons sous le terme d’orbites l’ensemble des différentes trajectoires empruntées par les objets artificiels lancés par l’Homme autour de la Terre. Les altitudes sont variées, elles s'échelonnent de 100 à 36.000 kilomètres d’altitude.

Concentration des débris autour de la Terre (la zone en rouge désigne la zone des 2000 km, la zone en bleu et vert celle géostationnaire).

Pour saisir la notion de débris, il convient de comprendre que pour acheminer du matériel sur orbite, le ratio entre la charge utile envoyée et le poids du lanceur est disproportionné (Pour envoyer une charge d’un kilo il faut environ trente kilos de matériel de propulsion). Par conséquent, en sus de la charge utile acheminée, gravitent en orbite, les derniers étages de la fusée porteuse, ainsi que les éléments qui se sont détaché de la charge utile. Ainsi depuis 1957, ont eu lieu 4500 lancements, générant 30.000 objets enregistrés (suffisamment gros pour être suivis et catalogués). Sur ce total 10.000 sont encore en orbite et seulement 600 satellites sont encore actifs. En considérant que la durée de vie moyenne d’un satellite est au mieux d’une dizaine d’années. On comprend donc l’encombrement de la banlieue terrestre.
La taille des débris s’échantillonne du satellite usagé, à l’étage supérieur du lanceur en passant par les câblages arrachés jusqu’aux éclats de peinture.

Conséquences d'une collision avec un débris selon sa taille (source CNES)

La dangerosité de ces derniers éléments peut prêter à sourire mais pour saisir la nature particulière de ce risque il est nécessaire de poser quelques notions de mécanique céleste.
Ce qui maintient un objet autour de la Terre c’est sa vitesse de rotation (de 15 à 20 km/s). A de telles vitesses, l'énergie cinétique dégagée est plus forte que celle d’une balle de fusil.

Simulation en laboratoire d'un impact d'une bille de métal

D’après le CNES, une sphère d'aluminium d'un diamètre de 1 mm se déplaçant à une vitesse de 10 km/s perfore une paroi d'aluminium de 4 mm d'épaisseur par exemple. Cette sphère a alors la même énergie cinétique qu'une boule de pétanque lancée à 100km/h. Dans la mesure où aucun blindage de véhicule ne résiste à des objets ayant une taille supérieure à 1 ou 2 cm, la protection offerte par le scaphandre d'un astronaute en sortie extra-véhiculaire apparaît encore plus faible.
À ce phénomène alarmant pour notre objet d’étude, l’effet naturel d’élimination naturelle par l’atmosphère relativise l’accroissement des débris. En effet, même à très haute altitude, l’atmosphère exerce une fonction de freinage, bien au delà des cent kilomètres d’altitude (limite officielle de l’espace extra-atmosphérique). C’est pourquoi les satellites militaires orbitant au plus près de la Terre n’ont qu’une durée de vie très faible et c’est pourquoi l’ISS (Station Spatiale Internationale) doit être rehaussée tous les trois mois pour retrouver son altitude de 350 kilomètres. Cependant, plus l’objet est haut plus sa durée de vie est longue.

Durée de vie des objets en orbite (source CNES)

Le risque induit par les débris spatiaux est donc un domaine relativement imperméable aux interactions extérieures en comparaison d’autres risques (risques sanitaires augmentés dans des pays à risques) exception faite de l’ajout de matériels nouveaux. Le risque des débris obéit donc a des variables propres, cette autonomie permet d’envisager les risques sous la forme d’un système clôt. Cependant, ce caractère n’exclut pas la proximité et la contagion de risques à des situations “saines”. En effet, si le panel des orbites est extrêmement large, les lois de la cinétiques font que les catastrophes passées peuvent affecter et interférer des situations étrangères à la catastrophe, le cloisonnement relatif par la distance joue beaucoup moins son rôle de frein à la propagation. Par conséquent, le risque des débris spatiaux est un risque fermé mais à l’intérieur de ce domaine de risques l’interdépendance est extrême en comparaison aux autres dommages industriels majeurs.

Impact d'un débris sur un panneau solaire du téléscope Hubble

L’intérêt des agences étatiques et des opérateurs commerciaux pour l’analyse des risques induits par les débris spatiaux est récente car corrélative à la récurrence d’accidents. L’origine de cet intérêt est double. D’une part, l’augmentation des débris menace les hommes et les matériels en orbite, renforçant les obligations de sécurité, les procédures de contrôle. D’autre part, la menace des débris impose un surcoût économique en ce qu’ils imposent à leurs successeurs des manoeuvres d’évitement, de renforcement du blindage, voir d’abandon et remplacement du matériel, venant alourdir le coût d’une mission déjà onéreuse.
(Le coût d’un lancement est estimé à 150 millions d’euros pour une Ariane V et 100 millions pour le lanceur russe Zénith. Le coût estimé de la construction de la station spatiale est de l’ordre de la centaine de milliards de dollars).

Une gestion internationale de la prévention des débris spatiaux

Deux variables sont encourageantes en ce qu’elles illustrent une capacité d’action, sur ce risque. La prévisibilité du risque est possible en ce qu’en fonction des données les trajectoires sont prévisibles et peu changeantes, le degré de contrôle individuel, c’est à dire la capacité des personnes à échapper aux accidents est existe. Autrement dit, l’intervention humaine est possible, d’abord protectrice en ce qu’elle la première réponse de gestion du risque et préventive.

Les mesures de protection, une solution à minima

Au titre des moyens techniques, différentes parades ont été développées. La première consiste à “blinder” les matériels ou leurs instruments techniques par de lourdes protections qui viennent augmenter la masse de la charge utile et donc le coût du lancement et une diminution des capacités du vaisseau, elle n’est efficace que pour les objets mesurant jusqu’à 2 cm. Cette mesure est donc limitée aux matériels critiques (ISS, ATV véhicule ravitailleur (inhabité) lancé par Ariane V. Il s’amarre à l’ISS pour la ravitailler et la rehausser. Il se détruit en rentrant dans l’atmosphère après avoir été rempli de déchets par l’équipage. Le premier exemplaire, Jules Verne a volé en 2008.) car d’un point de vue assurantiel il n’est se justifie pas. Précédemment évoquées, les sorties extra-véhiculaire des astronautes les exposent aux débris car ils ne sont que faiblement protégés par leurs scaphandres, aussi pratique t-on la technique du bouclier, où le vaisseau est orienté de manière servir de protection. Néanmoins, la courte durée de ces sorties (de 7h au maximum) minimise l’exposition au risque. Une autre pratique consiste à effectuer des manoeuvres d’évitement pour éviter les collisions avec les débris de plus de 10 cm qui peuvent être repérés (avec un coût de carburant qui réduit la durée de vie du satellite), à ce titre l’ISS le fait de plus en plus.

Bouclier thermique de navette spatiale, les tuiles les plus noires ont été remplacées en orbites après endommagement des précédentes.

Ces manoeuvres d’évitement, nécessitent des moyens de suivis et d’information pour répertorier et cataloguer les débris, elle constitue la principale mesure protectrice de gestion. Le NORAD (organe de surveillance de l’espace aérien Nord américain) a donc crée un catalogue le TWE (Two Lines Elements) qui catalogue de manière standard tous les objets spatiaux (actifs comme débris) à partir d’observations radar. Les mesures de protection étant incomplètes (par exemple, la surveillance ne permettant de repérer que des débris supérieurs à 10 cm alors qu’un débris d’un centimètre peut mettre hors d’usage un satellite), l’aspect préventif a été développé.

La réglementation internationale, l’ébauche d’une gestion multilatérale adéquate

Contrairement au magnifique manga Planète, (YUKIMURA Makoto, Planètes, Marvel Panini France, 2005) il n'existe pas de solution crédible, “d’éboueurs” pour se débarrasser des débris spatiaux. Actuellement, le principal effort est porté sur la prévention des collisions par la surveillance des plus gros débris et les mesures contre la création de nouveaux, la réglementation est la mesure la moins onéreuse mais une des plus complexes à mettre en oeuvre car elle impose une éthique internationale commune. Le premier pas de gestion internationale de l’espace date de 1967 avec le Traité de l’Espace qui applique le principe de res communis et les règles qui en découlent.

Au niveau international, l’IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee) coordonne les ingénieurs des différentes agences, elle n’a qu’une faculté de propositions et a émis en 1995 une charte de bon usage, déclinée sous la forme de trois principes : limitation des débris opérationnels libérés en orbite, passivation des étages de lanceurs et des satellites et la mise en place d'une réglementation internationale. De ces mesures on peut déduire l’attribution implicite du statut de patrimoine commun de l’Humanité à deux orbites vitales, celles inférieures à 2000 kilomètres et celle géostationnaire. L’idée de réglementation renvoie à celle de gendarme, deux voies sont donc à envisager. Celle des Nations Unies grâce à l’UNCOPUOS (Comité des Nations Unies pour les utilisations pacifiques de l'espace extra-atmosphérique a fait ses preuves en adoptant des mesures de réglementation mais se heurte aux problèmes de consensus à minima. Ensuite, celle de la multiplication des adoptions unilatérales par les agences des recommandations, mais encore faut-il qu’il y ai une démarche volontariste d’auto-contrainte. Ainsi en 2002 l’agence spatiale française (CNES) adopta un code de conduite tiré des principes tout comme l’avait fait la NASA et la JAXA. À terme, l'édiction de normes types ISO est envisageable pour imposer des standards de sécurité. Cependant, le respect de ces normes fait régulièrement défaut et la nécessité d’une gestion multilatérale n’est pas encore totalement perçue.

D’un point de vue technique, différentes propositions de prévention visant équiper les futurs satellites.Le but des ces mesures est de limiter durée de vie des matériels devenus des déchets, chaque réponse n’est adaptée qu’à des orbites propres et a donc des effets limités. D’abord le déroulement d’un câble électrodynamique depuis le satellite et qui le ralentirait et abaisserait son orbite jusqu'à une altitude où la traînée atmosphérique provoquerait rapidement la désorbitation. La technologie a été testée plusieurs fois sur la navette spatiale américaine. Elle ne fonctionne que pour les orbites inférieures à 2000 km. Ensuite, le blayage des débris à partir d’un faisceau laser pour détruire les particules ou les dévier vers une orbite plus basse en chauffant créant un effet de propulsion. La technique complexe à mettre en oeuvre eu égard aux moyens de calcul et de la puissance du laser. Elle ne fonctionne que sur des débris réactifs à la chaleur. L’entreprise Photonic Associates USA a déposé les brevets d’un tel procédé sans le tester.
De plus, le remorqueur automatisé appelé chasseur arrime un câble à un débris chassé. Par la technique des câbles à échange de quantité d’énergie la coupure du câble fait rehausse le chasseur qui se dirigera vers une autre cible alors que le débris chassé est descendu. Tous les éléments du procédé ont testés indépendamment mais la mise en oeuvre est pour l’instant trop onéreuse pour espérer une réalisation. Enfin, l’augmentation de surface dite technique des “oreilles de lapins” se traduit par l’augmentation de la surface de frottement du débris en gonflant en fin de vie de l’objet, un ou des ballons qui divisent par trois la durée de vie. La technique ne fonctionne que pour des orbites où l’atmosphère suscite un freinage.


Pour conclure on peut dire que face à l’échelle du risque des débris, la gestion internationale apparaît comme la seule réponse adaptée même si elle n’en est qu’à ses débuts. Pour Christophe Bonnal, expert français représentant la France à l’IADC, “le problème des débris spatiaux est vrai problème mais qui a été pris à temps.”. Son renforcement ne pouvant passer que par la traduction en fait de démarches volontaristes des États. Mais compte tenu de la jeunesse de l’exploration spatiale, sa perception, le décalage entre la création du risque et les réponses apportées est faible. Il est à rapprocher des dix ans espaçant le vol du Spoutnik (1957) du premier traité sur l’espace (1967). La gestion des débris spatiaux doit donc être vue comme le moyen de poursuivre la conquête spatiale.