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ADRAS-J réalise un premier rendez-vous et des opérations à proximité d’un gros débris spatial

Les débris en orbite basse sont en constante augmentation avec l’accroissement du nombre de lancements. Actuellement on dénombre environ 11 500 satellites encore dans l’espace dont environ 9 000 en fonctionnement, toutes orbites confondues. Il y a près de 35 150 débris catalogués et suivis actuellement par les réseaux de surveillance spatiale. Environ 24 % des objets catalogués sont des satellites, et environ 11 % sont des étages supérieurs usagés et des objets liés à des missions. En raison de l’augmentation du nombre de débris, la probabilité de collisions catastrophiques augmente progressivement. Plusieurs agences spatiales ont des programmes de démonstration pour l’élimination des déchets orbitaux pour un Espace durable.

Évolution des débris orbitaux et par type (via ESA)

La mission ADRAS-J d’Astroscale, qui a décollé en février 2024 à bord du lanceur Electron de Rocket Lab, a pour objectif de s’approcher d’un gros débris spatial non coopératif en orbite basse, d’évaluer son état et s’il est en train de dégringoler vers l’atmosphère, à quelle vitesse. La cible : un étage supérieur d’une fusée japonaise H-IIA lancée en 2009, désormais inerte à 600 km d’altitude, de près de 3 tonnes, de 11 mètres de long et 4 mètres de diamètre.

Ce 14 juin, Astroscale publiait cette image du débris prise à environ 50 mètres de distance :

Le débris catalogué 33500 observé par ADRAS-J à environ 50 mètres de distance (crédit Astroscale).

ADRAS-J, pour Active Debris Removal by Astroscale-Japan, doit démontrer des opérations de proximité et recueillir des images pour évaluer l’état du corps du lanceur, y compris la vitesse de rotation, l’axe de rotation et l’état de la structure, dans le cadre d’un programme financé par l’agence spatiale japonaise, la JAXA, de démonstration commerciale de retrait des débris (CRD2, CommercialRemoval of Debris Demonstration).

L’un des principaux défis de ce type de mission est que l’objet non coopératif, tels que les étages supérieurs dont les carburants sont épuisés ou les satellites morts, ne fournit aucune donnée GPS. Ainsi, des données précises sur sa position orbitale nécessaires à une mission de rendez-vous et d’opérations de proximité (RPO en anglais pour Rendezvous and Proximity Operations) ne sont pas disponibles.

Toutes les données de trajectoire préliminaires sont alors fournies par des observations au sol, et au fur et à mesure de l’approche, ADRAS-J utilise ses propres capteurs embarqués (caméras visibles et infrarouges, LIDAR et capteurs de navigation spécifiques) pour effectuer en toute sécurité avant les opérations de rendez-vous et de proximité RPO (Rendezvous and Proximity Operations).

La poursuite de l’étage du lanceur par le satellite Adras-J vu depuis le sol par Daichi Fujii le 14 avril 2024.

Dès le 22 février la phase de rendez-vous avec sa cible a commencé pour ADRAS-J. Le 9 avril, la phase d’approche a débuté.

Présentation des différentes phases de la mission ADRAS-J (crédit JAXA)
Illustration de la phase d’approche RPO

Le 17 avril, l’approche était effectuée à plusieurs centaines de mètres.

L’étage du lanceur photographié depuis une centaine de mètres de distance par ADRAS-J le 217/04/2024 (crédit Astroscale).

Le satellite ADRAS-J d’environ 150 kg utilise 8 propulseurs pour un contrôle précis de la position relative et 4 propulseurs pour des manœuvres efficaces à forte poussée, permettant des mouvements dynamiques et délicats.

Le satellite ADRAS-J en cours d’intégration et des tests (crédit Astroscale)

L’un des objectifs du CDR2 est de démontrer la capacité à observer les débris cibles depuis un point fixe du système de coordonnées orbitales de la cible et de fournir des images continues de la cible avec la qualité d’image et le volume de données requis. ADRAS-J a rempli pleinement l’objectif selon la JAXA.

Les images obtenues confirment que le mouvement du débris spatial cible se fait en attitude verticale selon la direction du nadir [axe pointant vers la Terre], avec pratiquement aucune rotation autour de son axe long. Il a aussi été confirmé que les débris ne présentaient aucun dommage important, à l’exception de certains isolants thermiques MLI qui se sont détériorés.

L’enlèvement du débris du lanceur sera tenté lors d’une prochaine mission, ADRAS-J2 : approche en toute sécurité RPO, obtention d’autres images, puis retrait et désorbitation du corps de la fusée à l’aide de technologies de bras robotiques.

ADRAS-J est la continuité d’une mission de démonstration ELSA-d (End-of-Life Services demonstration) lancée en 2021 qui consistait en 2 satellites dont l’un représentait le satellite client équipé d’une plaque d’amarrage ferro métallique et l’autre le satellite de service. La plaque métallique comprend des marquages visuels qui permettent à ELSA-d de déterminer l’attitude de la cible (basée sur les caractéristiques réfléchissantes de la plaque), d’effectuer une navigation relative à la cible basée sur la vision et enfin de capturer la cible magnétiquement avec un bras d’amarrage extensible.

Le petit satellite de service de 175 kg a effectué plusieurs rendez-vous orbitaux et captures du satellite cible déployé de 17 kg, malgré la perte de la moitié de ses moteurs en orbite.

ELSA-d cible spécifiquement la fin de vie des satellites (End of Life EOL) avec la réorbitation des cibles pour éviter d’éventuelles collisions. La suppression des déchets non coopératifs ou Active Debris Removal (ADR) est dévolue à des missions telles que ADRAS-J.

L’entreprise Astroscale a son quartier général basé au Japon et a des filiales au Royaume-Uni, aux États-Unis, en France et en Israël. L’objectif d’Astroscale est de fournir des services d’élimination des débris et d’autres services en orbite (par exemple, du ravitaillement et des réparations).

Astroscale Japon a reçu en octobre 2023 une subvention de 80 millions de dollars par le gouvernement du Japon pour inspecter un grand satellite disparu en orbite. En 2021, la filiale britannique d’Astroscale avait déjà signé un contrat de 3,2 millions de dollars avec OneWeb, qui prévoit de lancer plus de 6 000 satellites en orbite terrestre basse, pour fournir des services d’élimination fiables à OneWeb lorsque certains des satellites deviendront inutilisés. La première mission de démonstration ELSA-M est prévue pour 2026.

Source principale de l’article : site Astroscale

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