Engins spatiaux contre météorites

[Patrick]

je viens de revoir un vieux film sur l'espace des années 50 et c'est drôle, car, jusqu'à cette époque (en fait jusqu'au lancement des satellites Pegase par les Saturn-1, probablement), le principal danger redouté était l'impact des météorites. Quand on relit la littérature de ces époques reculées, tous les sytèmes étaient d'abord protégés contre ce danger. On constate que la réalité a été toute autre

[lambda0]

Ca dépend... Ces dangers hypothétiques ont tendance à devenir réalité avec tous les débris qu'on a disséminé en orbite depuis. Il faudra penser à faire le ménage et la poussière un jour.

A+

[Patrick]

Ca dépend... Ces dangers hypothétiques ont tendance à devenir réalité avec tous les débris qu'on a disséminé en orbite depuis. Il faudra penser à faire le ménage et la poussière un jour.

A+

Au regard du nombre de débris, les collisions avérées sont assez rares, non ?

[lambda0]

Pas tant que ça, si j'en crois une cartographie des impacts sur la navette affichée par ici il n'y a pas très longtemps. Ce sont bien des petits impacts, mais sur des structures comme l'ISS, ça va finir par réduire la durée de vie de certains équipements, type panneaux solaires.
Sinon, il me semble aussi qu'on évite de lancer la navette pendant certaines périodes de pluies de météorites.

[Patrick]

Pas tant que ça, si j'en crois une cartographie des impacts sur la navette affichée par ici il n'y a pas très longtemps. Ce sont bien des petits impacts, mais sur des structures comme l'ISS, ça va finir par réduire la durée de vie de certains équipements, type panneaux solaires.
Sinon, il me semble aussi qu'on évite de lancer la navette pendant certaines périodes de pluies de météorites.

Je crois aussi.
Ce que je voulais faire remarquer, c'est que les impacts létaux sont assez peu nombreux par rapport aux prévisions et craintes que l'on pouvait avoir jusque dans les années 50

[lambda0]

Je ne sais pas si on déjà perdu des satellites comme ça. Il n'y a pas eu d'accident fatal pour des astronautes il me semble.
Mais je me demande quand même quel serait l'effet d'un grain de sable arrivant à quelques km/s sur une combinaison d'astronaute pendant une EVA. La combinaison est-elle prévue pour que le trou se rebouche tout seul, jusqu'à une certaine taille ? Sur une EVA de quelques heures, la rencontre d'un grain de sable n'est peut-être pas si improbable.

A+

[Patrick]

Je ne sais pas si on déjà perdu des satellites comme ça. Il n'y a pas eu d'accident fatal pour des astronautes il me semble.
Mais je me demande quand même quel serait l'effet d'un grain de sable arrivant à quelques km/s sur une combinaison d'astronaute pendant une EVA. La combinaison est-elle prévue pour que le trou se rebouche tout seul, jusqu'à une certaine taille ? Sur une EVA de quelques heures, la rencontre d'un grain de sable n'est peut-être pas si improbable.

A+

Il me semble qu'il y a qq rares exemples de satellites perdus pour des raisons douteuses. Pour ce qui est du "grain de sable" ;) il me semble avoir lu que les probabilités d'un impact sur un spationaute en EVA sont tellement faibles qu'elles sont considérées comme nulles. En tout cas, je n'ai jamais entendu parlé de combinaison auto-obturante

[Henri]

Il me semble qu'il y a qq rares exemples de satellites perdus pour des raisons douteuses.

Il faudrait faire remarquer que quand on perd un satellite inhabité sans en connaître la raison, les débris spatiaux sont un bouc émissaire commode et à la mode...

[mic8]

Il y a eu un satellite dont la perte est attribuée à une colision avec un débris (et non pas une météorite): Cosmos 954 en 1978.
Il y a près de 5000 débris de plus de 10cm en orbite, pour un total de presque 9700 objets humains en orbite (satellites actifs ou non, étages de fusées, débris de plus de 10cm). On estime qu'il y a près de 100'000 débris de plus d'un centimètre et probablement quelques millions de moins d'un centimètre en orbite.

Tant la navette qu'ISS maneuvrent s'il y a une "chance" sur 10'000 d'être frappés par un débris catalogué (soit de plus de 10cm environ).
Les parties habitables et les réservoirs haute pression d'ISS sont conçus pour résister à la collision d'un débris de 1 cm à 10km/s de vitesse relative (ce qui équivaut à un dégagement d'énergie énorme).

Il y a régulièrement des impacts sans dégat fonctionnel avec des débris de moins d'un cm (typiquement des éclats de peinture), et les seules structures qui en souffrent vraiment sont les panneaux solaires.

Un excellent site (en anglais) pour en savoir plus: http://www.orbitaldebris.jsc.nasa.gov/

[lambda0]

Il y a eu un satellite dont la perte est attribuée à une colision avec un débris (et non pas une météorite): Cosmos 954 en 1978.

Tiens, je croyais que cet accident était dû à un dysfonctionnement du système qui aurait dû envoyer le générateur nucléaire sur une orbite haute en fin de mission, ce qui l'a fait retomber dans le nord du Canada.

[Henri]

Il y a eu un satellite dont la perte est attribuée à une colision avec un débris (et non pas une météorite): Cosmos 954 en 1978.
Il y a près de 5000 débris de plus de 10cm en orbite, pour un total de presque 9700 objets humains en orbite (satellites actifs ou non, étages de fusées, débris de plus de 10cm). On estime qu'il y a près de 100'000 débris de plus d'un centimètre et probablement quelques millions de moins d'un centimètre en orbite.

Tant la navette qu'ISS maneuvrent s'il y a une "chance" sur 10'000 d'être frappés par un débris catalogué (soit de plus de 10cm environ).
Les parties habitables et les réservoirs haute pression d'ISS sont conçus pour résister à la collision d'un débris de 1 cm à 10km/s de vitesse relative (ce qui équivaut à un dégagement d'énergie énorme).

Il y a régulièrement des impacts sans dégat fonctionnel avec des débris de moins d'un cm (typiquement des éclats de peinture), et les seules structures qui en souffrent vraiment sont les panneaux solaires.

Un excellent site (en anglais) pour en savoir plus: http://www.orbitaldebris.jsc.nasa.gov/

Je maintiens tout de même que sur cette "frayeur" comme sur bien d'autres qui seraient hors-sujet dans ce forum il y a irruption d'une forme de mode dans certaines questions scientifiques et techniques. Déjà au XIXème siècle, les passagers devaient étouffer dans les trains se déplaçant trop vite, plus tard la comète de Halley devait empoisonner l'atmosphère terreste, le premier test nucléaire devait déclencher une réaction en chaîne de toute la terre, les années 70 nous promettait une glaciation à cause des aérosols injectés dans l'atmosphère, le transport aérien à réaction devait détruire la couche d'ozone... Pour la suite ce sont nos enfant et nos petits enfants qui en riront.
Pour revenir à nos moutons, la plupart des charges utiles et étages supérieurs de lanceurs sont tirés dans le sens de rotation de la terre (parmi les exceptions, les satellites israéliens pour des raisons diplomatiques). Difficile dans le cas de figure le plus général d'avoir des vitesses relatives entre débris et satellites aussi importantes que la vitesse orbitale.

[mic8]

Il y a eu un satellite dont la perte est attribuée à une colision avec un débris (et non pas une météorite): Cosmos 954 en 1978.

Tiens, je croyais que cet accident était dû à un dysfonctionnement du système qui aurait dû envoyer le générateur nucléaire sur une orbite haute en fin de mission, ce qui l'a fait retomber dans le nord du Canada.

Oups, maxi mea culpa. Je confonds les deux événements.
La collision c'était le satellite Cerise heurté par un fragment de 3ème étage d'une Ariane 4 à une vitesse relative de 14km/s le 24 juillet 1996.

[mic8]

Je maintiens tout de même que sur cette "frayeur" comme sur bien d'autres qui seraient hors-sujet dans ce forum il y a irruption d'une forme de mode dans certaines questions scientifiques et techniques.

Disons que le hublot de STS-7 s'en souvient encore de l'éclat de peinture de 0.2mm qui l'a croisé à une vitesse estimée pas la NASA entre 3 et 6 km/s:

Pour revenir à nos moutons, la plupart des charges utiles et étages supérieurs de lanceurs sont tirés dans le sens de rotation de la terre (parmi les exceptions, les satellites israéliens pour des raisons diplomatiques). Difficile dans le cas de figure le plus général d'avoir des vitesses relatives entre débris et satellites aussi importantes que la vitesse orbitale.

Ce ne sont pas deux objets qui se suivent sur la même orbite qui vont se heurter, on est bien d'accord. Mais deux orbites différentes qui se croisent. Les 10km/s de vitesse relative est la moyenne estimée par le JPL.

[Henri]

Mais deux orbites différentes qui se croisent. Les 10km/s de vitesse relative est la moyenne estimée par le JPL.

Ce serait plutôt un maximum qu'une moyenne... Si je prends deux objets, en orbites progrades, l'un en polaire basse, l'autre en en équatoriale basse, leurs vecteurs vitesses de 7,8 km/s chacuns sont perpendiculaires lors de l'impact. La vitesse relative de l'un par rapport à l'autre tourne aux alentours de 7,8*√2=11km/s cas extrème. Prenons l'ISS dont l'orbite prograde est inclinée de l'ordre de 51,6°. L'impact avec un fragment à orbite prograde dont l'angle orbital est de 45° par rapport au plan orbital de l'ISS et de même vitesse (7,8 km/s) nous obtenons : 7,8 √(2-√2) =6km/s.
De toute façon, en orbite basse mêmes les gros objets comme l'ISS perdent peu à peu de l'altitude (traînée atmosphérique résiduelle, surtout lors des éruptions solaires), alors les plus petits ont une durée de vie encore plus courte (là il faut tenir compte en + de la pression de radiation du soleil).
Le vrai problème est plutôt la réalimentation permanente de l'orbite basse en fragments venants des orbites de transfert géostationnaire. Maintenant, c'est vrai que je n'ai pas abordé le cas d'une collision avec un fragment en orbite de transfert géostationnaire. Là les vitesses relatives sont plus gratinées...

[Henri]

Pour info la relation donnant la vitesse relative de deux objets se déplacant dans un plan :
(grandeurs vectorielles en gras et grandeurs scalaires en maigre)
u : vitesse de l'objet 1
v : vitesse de l'objet 2
w vitesse de l'objet 1 par rapport à l'objet 2
θ : angle entre u et v
w=||u-v||=√(u²+v²-2u*v*cos θ)

(Avec le support unicode activé, on peut faire des choses assez sympas)

[Alpha]

Chose certaine, je ne monterais surement pas dans un ascenseur orbital tant que le ménage ne sera pas fait là haut. :affraid:

OK, le fait que ce genre d'ascenseur ne sera probablement pas construit avant mort, rend ma décision assez futile. :joker:

Avouez que les débrits en orbite risque d'être la principal difficulté a surmonté pour les constructeurs de ce genre d'ascenseur. :scratch:

[Henri]

Chose certaine, je ne monterais surement pas dans un ascenseur orbital tant que le ménage ne sera pas fait là haut. :affraid:

OK, le fait que ce genre d'ascenseur ne sera probablement pas construit avant mort, rend ma décision assez futile. :joker:

Avouez que les débrits en orbite risque d'être la principal difficulté a surmonté pour les constructeurs de ce genre d'ascenseur. :scratch:

Autant des structures de sections raisonnables ont peu de chance d'être frappée par un gros débris, autant une structure avec une section aussi grande en a nettement plus. 50 millions de mètres x 1 m équivaut en surface à un carré de 7 km de coté dont aucune partie ne supporterait un impact sans que tout le reste n'en soit affecté... Maintenant, je crois qu'il est prévue d'ancrer un tel ascenseur spatial sur une plateforme flottante - genre plateforme pétrolière - qui se déplacerais de quelques kilomètres au grés des prévisions d'impact ou météo.

[Patrick]

illustration extraite de "L'astronautique" d'Alexandre Ananoff qui montre (et confirme) cette crainte concernant les météorites au début des années 50. Les astronautes étaient équipés d'un bouclier dorsal