Le 4 octobre 1957, l’Union soviétique a lancé Spoutnik 1, qui s’est élevé au-dessus de l’atmosphère terrestre et est entré en orbite autour de notre planète, la faisant un tour toutes les 90 minutes. Dans les conditions de pollution lumineuse extrêmement faibles qui existaient dans la majeure partie du monde à l’époque, c’était le seul et unique objet de ce type: un satellite artificiel fabriqué par l’homme. Officieusement, il a marqué le début de la course à l’espace, une entreprise militaire et politique qui allait consumer la politique internationale pour les décennies à venir.

Mais Spoutnik lui-même n’est plus en orbite autour de la Terre. En fait, il a été si éphémère qu’au moment où les États-Unis ont lancé avec succès Explorer 1, le premier satellite américain dans l’espace, Spoutnik 2, transportant le premier animal dans l’espace, était déjà en orbite autour de la Terre depuis des mois. Mais le Spoutnik d’origine, après plus de 1400 orbites, était déjà retombé sur Terre.

Ce qui est arrivé à Spoutnik n’était pas inhabituel. En fait, c’est ce qui arrive à la plupart des satellites si vous les lancez en orbite terrestre basse et les laissez là pour se débrouiller seuls. À chaque orbite qui passe, le satellite bascule par apogée, où il atteint sa distance maximale de la surface de la Terre, suivi du périgée, où il s’approche le plus près de la Terre. Pour une orbite terrestre basse, cela signifie généralement que les satellites se trouvent à quelques centaines de kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, même à leur plus proche. Considérant que nous tracons la ligne entre l’atmosphère terrestre et l’espace extra-atmosphérique à une altitude de seulement 100 kilomètres (62 miles), il semblerait, au moins superficiellement, que ces satellites seraient fermement et éternellement dans l’espace.

Mais si vous êtes un vaisseau spatial, vous vivez quelque chose de très différent. Les raisons sont les suivantes:

1. Vous ne vous levez pas seulement de la Terre, mais vous la orbitez, ce qui signifie que vous vous déplacez dans une direction différente des particules atmosphériques ténues.
2. Parce que vous êtes sur une orbite stable, vous devez vous déplacer rapidement: environ 7 km/s (5 miles par seconde) pour rester dans l’espace.
3. Et vous n’êtes plus seulement la taille d’un atome ou d’une molécule, mais plutôt la taille d’un vaisseau spatial.

Ces trois choses, combinées, conduisent à un désastre pour tout satellite en orbite.

Une telle catastrophe est inévitable en raison de la traînée du satellite, qui est un moyen de quantifier la vitesse qu’un satellite perd au fil du temps en raison des particules atmosphériques qu’il rencontre à des vitesses relatives élevées. Tout satellite en orbite terrestre basse aura une durée de vie allant de quelques mois à quelques décennies, mais pas plus que cela. Vous pouvez combattre cela en allant à des altitudes plus élevées, mais même cela ne vous sauvera pas pour toujours.

Chaque fois qu’il y a une activité sur le Soleil, comme des taches solaires, des éruptions solaires, des éjections de masse coronale ou d’autres événements semblables à des explosions, l’atmosphère terrestre se réchauffe. Des particules plus chaudes signifient des vitesses plus élevées, et des vitesses plus élevées flotteront à des altitudes de plus en plus élevées, augmentant la densité de l’atmosphère même dans l’espace. Lorsque cela se produit, même les satellites qui étaient pratiquement sans traînée commencent à retomber vers la Terre. Les tempêtes magnétiques peuvent également augmenter la densité de l’air à des altitudes extrêmement élevées.

Et ce processus est cumulatif, en ce sens qu’à mesure qu’un satellite subit une traînée, son périgée chute à des altitudes de plus en plus basses. Maintenant, à ces altitudes plus basses, la force de traînée augmente encore plus, ce qui vous fait perdre votre énergie cinétique qui vous maintient en orbite encore plus rapidement. L’éventuelle spirale de la mort pourrait prendre des milliers, des dizaines de milliers, voire des centaines de milliers d’orbites, mais à seulement 90 minutes par orbite, cela signifie que tout satellite en orbite basse vit des décennies au maximum.

Ce problème de retour sur Terre n’était pas seulement un problème pour les premiers satellites des années 1950, mais reste un problème pour presque tous les satellites que nous avons jamais lancés. 95% de tous les satellites fabriqués par l’homme sont en orbite terrestre basse, y compris la Station spatiale internationale et le télescope spatial Hubble. Si nous n’avions pas augmenté périodiquement ces vaisseaux spatiaux, beaucoup d’entre eux se seraient déjà écrasés sur Terre.

Hubble et l’ISS auraient moins de 10 ans sur leurs orbites actuelles si nous les laissions mourir. Et quand les gros satellites font cela, ils font ce que nous appelons une rentrée incontrôlée. Idéalement, ils brûleront dans l’atmosphère ou tomberont dans l’océan, mais s’ils se brisent et / ou frappent la terre, ils pourraient provoquer une catastrophe. Cela peut aller de dommages matériels à des pertes en vies humaines, selon l’emplacement et la taille de l’impact des débris.

Hubble n’a peut-être pas besoin de subir ce sort à la fin de sa vie, cependant. Michael Massimino, l’un des astronautes qui a servi Hubble à bord de la Navette spatiale pour la dernière fois en 2009, a raconté:

Son orbite va se désintégrer. Le télescope ira bien, mais son orbite le rapprochera de plus en plus de la Terre. C’est à ce moment-là que la partie est terminée.

La mission d’entretien finale de Hubble comprenait un mécanisme d’amarrage installé sur le télescope : le Soft Capture and Rendezvous System. Toute fusée correctement équipée pourrait la ramener à la maison en toute sécurité.

Mais pour les plus de 25 000 autres satellites en orbite terrestre basse, il n’y a pas de rentrée contrôlée à venir. L’atmosphère terrestre les abattra, s’étendant bien au-delà de la limite artificielle de l’espace, ou ligne de Kármán, que nous dessinons généralement. Si nous devions cesser de lancer des satellites aujourd’hui, alors dans moins d’un siècle, il n’y aurait plus aucune trace de la présence de l’humanité en orbite terrestre basse.

Spoutnik 1 a été lancé en 1957, et à peine trois mois plus tard, il s’est spontanément désorbité et est retombé sur Terre. Les particules de notre atmosphère s’élèvent bien au-dessus de toute ligne artificielle que nous avons tracée, affectant tous nos satellites en orbite terrestre. Plus votre périgée est éloigné, plus vous pouvez rester longtemps là-haut, mais plus il devient difficile d’envoyer et de recevoir des signaux d’ici à la surface. Tant que nous n’aurons pas une technologie sans carburant pour stimuler passivement nos satellites afin de les maintenir sur une orbite plus stable, l’atmosphère terrestre continuera d’être la force la plus destructrice pour la présence de l’humanité dans l’espace.