Un laser vert visible a brillé depuis la station au sol optique (OGS) de l’ESA. Faisant partie de l’Observatoire du Teide, l’OGS situé à 2400 m d’altitude sur l’île volcanique de Ténérife, utilisé pour le développement de systèmes de communication optique pour l’espace ainsi que pour des levés de débris spatiaux et de projets orbitaux géocroiseurs et des expériences de communication quantique. Crédit: IAC – Daniel López
Les lasers sur Terre sont utilisés pour mesurer la position des débris spatiaux au-dessus, fournissant des informations cruciales sur la façon d’éviter les collisions dans l’espace. Jusqu’à présent, cette technique a souffert d’un défaut fatal.
Pendant un certain temps, les lasers ne pouvaient être utilisés que pour mesurer la distance aux débris spatiaux pendant les quelques heures de crépuscule pendant lesquelles la station de télémétrie laser sur Terre est dans l’obscurité, mais les objets de débris au-dessus baignent toujours dans le dernier des rayons du soleil. .
De la même manière que la Lune est la plus brillante lorsqu’elle brille au soleil alors qu’il fait nuit sur Terre, les débris spatiaux sont plus faciles à repérer lorsqu’ils réfléchissent la lumière du Soleil vue d’un point de vue sombre.
Parce que les objets de débris sont tellement plus proches de la Terre, cependant, il n’y a qu’une petite fenêtre dans laquelle ils sont éclairés, mais les observateurs sur Terre ne le sont pas.
Maintenant, un étude récente a prouvé qu’il était en effet possible, en plein jour, d’utiliser des lasers pour déterminer la distance aux débris. Cette nouvelle méthode de télémétrie laser aidera à améliorer les prévisions orbitales pour les objets de débris, augmentant considérablement le temps disponible pour faire des observations et sécuriser les précieux vaisseaux spatiaux.
Répartition des débris spatiaux en orbite autour de la Terre.
En utilisant une combinaison spéciale de télescopes, de détecteurs et de filtres lumineux à des longueurs d’onde spécifiques, les chercheurs ont découvert qu’il était en fait possible d’augmenter le contraste des objets par rapport au ciel de jour, révélant des objets auparavant cachés à la vue de tous.
«Nous sommes habitués à l’idée que vous ne pouvez voir les étoiles que la nuit, et cela a été également vrai pour l’observation des débris avec des télescopes, sauf avec une fenêtre de temps beaucoup plus petite pour observer les objets en orbite basse», explique Tim Flohrer, responsable de l’ESA. Bureau des débris spatiaux.
« Grâce à cette nouvelle technique, il deviendra possible de suivre des objets auparavant » invisibles « qui se cachaient dans le ciel bleu, ce qui signifie que nous pouvons travailler toute la journée avec une télémétrie laser pour aider à éviter les collisions. »
Le problème croissant des débris spatiaux. Crédits: Spacejunk3D, LLC
Débris dansant dans l’obscurité
Notre planète est enveloppée d’un voile de débris – des millions de fragments petits mais dangereux laissés par les lancements spatiaux précédents et les explosions et collisions en orbite.
Ils sont rejoints par des centaines de vaisseaux spatiaux et de fusées entiers, mais disparus, qui ont échoué ou ont été abandonnés, en orbite incontrôlée dans l’espace.
Même des fragments de la taille d’un millimètre, parcourant environ sept kilomètres par seconde, peuvent endommager un satellite lors de l’impact, mais une collision avec un vaisseau spatial mort ou de gros fragments peut détruire complètement les missions fonctionnelles.
Concept pour le futur système de surveillance des débris spatiaux utilisant la technologie optique, radar et laser au sol ainsi que des instruments de levés en orbite. Crédit: ESA / Alan Baker, CC BY-SA 3.0 IGO
En tant que tel, il est important de comprendre où se trouvent les fragments de débris afin de pouvoir les éviter – mais obtenir ces informations n’est pas facile.
La télémétrie laser est une technologie très bien établie qui utilise un laser sur Terre pour envoyer des impulsions de lumière à un satellite portant un réflecteur.
En mesurant le temps nécessaire pour que le signal retourne à un télescope sur Terre, connu sous le nom de «temps de trajet dans les deux sens», la distance au satellite peut être déterminée avec précision.
Malheureusement, peu de satellites sont équipés d’un «rétroréflecteur» qui permettrait à la lumière d’être facilement réfléchie et renvoyée sur Terre. La détermination de la distance à de tels objets n’a été démontrée qu’il y a quelques années seulement, et le développement des technologies associées progresse rapidement.
La station au sol optique (OGS) de l’ESA est à 2400 m d’altitude sur l’île volcanique de Tenerife. Des faisceaux laser verts visibles sont utilisés pour stabiliser les télescopes émetteurs et récepteurs sur les deux îles. Crédit: IQOQI Vienne, Académie autrichienne des sciences
Détecter les débris à la lumière du jour
Lors des tests récents, 40 objets débris différents (et des étoiles environ 10 fois plus pâles que ce que l’on peut voir à l’œil nu) ont été observés en utilisant la nouvelle technique, se détachant sur un ciel bleu, pour la première fois observés au milieu du jour – quelque chose qui n’aurait pas été possible auparavant.
«Nous prévoyons que ces résultats augmenteront considérablement les temps d’observation des débris dans un proche avenir», explique Michael Steindorfer de l’Académie autrichienne des sciences.
«En fin de compte, cela signifie que nous apprendrons à mieux connaître la population de débris, ce qui nous permettra de mieux protéger l’infrastructure spatiale européenne.»
La poursuite du développement de ces technologies est un objectif central du programme de sécurité spatiale de l’ESA, y compris l’établissement d’un réseau de stations de télémétrie laser pour débris spatiaux.
Une nouvelle station laser à côté de la célèbre station au sol optique de l’ESA dans les îles Canaries est en attente de déploiement, qui servira de «banc d’essai» pour les technologies de télémétrie laser, ainsi que le développement de concepts de réseau.
