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L’exploration spatiale face à l’urgence climatique

Article avec Julien BOUCHET

En 1957, le lancement du premier satellite artificiel, Spoutnik1, propulse l’humanité dans l’an 1 de l’ère spatiale. L’année suivante, près d’une trentaine de tentatives de lancement ont lieu dont cinq réussissent. Dès lors, les efforts d’innovation n’ont eu de cesse de s’intensifier. A titre d’exemple, le programme Apollo, à l’origine de la conquête de la Lune, a été le tremplin de nombreuses avancées technologiques. Parmi elles, les pc portables, les capteurs photographiques, les freins de TGV, les pneus radiaux ou encore les couvertures de survie. En moins d’un siècle, l’industrie spatiale a démontré sa capacité à innover et créer le progrès pour l’humanité.

Aujourd’hui, on assiste à plusieurs ruptures interconnectées au sein de cette industrie. Depuis une dizaine d’années, l’émergence d’un New Space concoure à une dynamique globale. C’est indéniable, les activités spatiales constituent un champ d’opportunités pour l’innovation, l’exploration de la terre et l’étude des changements climatiques. Une question demeure essentielle aujourd’hui : quels sont les impacts concrets de cette industrie face aux enjeux climatiques et environnementaux ?

l’émergence du new space

Les acteurs de l’exploration spatiale, auparavant principalement gouvernementaux, sont en pleine mutation. L’arrivée de sociétés telles que SpaceX, Blue origin et Virgin Galactic forme une nouvelle industrie spatiale : le New Space. Ces nouveaux acteurs ouvrent la voie à un champ d’opportunités certaines pour l’innovation et le progrès. Toutefois, en augmentant la circulation dans l’espace, ils concourent également à la nécessité de le réguler. SpaceX a été le pionnier de la technologie du lanceur réutilisable qui abaisse les coûts de fabrication. En renfort d’Ariane Next et dans le cadre du plan de relance spatial français, ArianeGroup a lancé le projet de lanceur réutilisable Themis. Le projet est porté par ArianeWorks, accélérateur d’innovation commun créé par le CNES et ArianeGroup. En plus d’abaisser les coûts de production, ce projet concentre plusieurs objectifs en matière d’écoconception. Cette nouvelle génération de lanceurs devra donc conjuguer performance environnementale et abaissement des coûts.

Julien_Bouchet
Julien

Consultant DAVRICOURT

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Les récentes courses à l'espace pour faire du tourisme spatial, engagées par certains multimillionnaires, sont catastrophiques pour l'environnement. Pour se donner une idée de cet impact, une escapade touristique spatiale d'environ 10 min pour 4 occupants dégage autant de CO2 que 30 français en une année ! D'où la nécessité future de réguler ces lancements de loisir.
Cependant, tous les lanceurs ne sont pas à clouer au sol, la grande majorité sert la compréhension de l'Univers par l'Homme grâce à l'étude et le suivi de son environnement.

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ETUDIER L’UNIVERS ET SON ÉVOLUTION

Le successeur de Hubble ; premier télescope à avoir découvert une exoplanète ; a atteint son orbite finale à 1,5 millions de km de la Terre (lancement Ariane 5, 24/12/2021). Grâce à son immense miroir, le télescope spatial James Webb (JWST) est capable de détecter les infrarouges et pourra recevoir les rayonnements des premières étoiles et galaxies formées il y a plus de 13,4 milliards d’années. Après la découverte de la première exoplanète par Hubble, James Webb ouvre la voie à l’exploration de nouvelles exoplanètes. Il sera aussi capable d’analyser finement leur atmosphère et d’identifier des traces de vie extraterrestre, si elles existent. Ainsi, JWST nous donnera des clés de compréhension de l’évolution de l’univers et de la vie d’une étoile.

Les télescopes ne servent pas seulement qu’à étudier l’univers lointain. Ils nous permettent aussi de mieux comprendre les astéroïdes. Ces amas de matières sont en mouvement et pourraient potentiellement se trouver sur notre trajectoire. Heureusement, le système solaire est bien fait, les planètes Saturne et Jupiter nous protègent de cette menace. A titre préventif, tous les astéroïdes géocroiseurs sont surveillés et leurs trajectoires recalculées constamment. L’organisation américaine « Planetary Defense » est notamment en charge de cette surveillance. A ce jour, on compterait 8000 objets de ce type. Dans ce contexte, en novembre 2021, la NASA a lancé dans l’espace la sonde missile DART. Son objectif est de tester la suppression ou le minage d’astéroïdes.

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Julien

Consultant DAVRICOURT

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On peut considérer les astéroïdes comme une opportunité puisqu'ils nous renseignent sur la composition de zones reculées de l’univers lors de leur passage. De plus, les astéroïdes peuvent également être considérés comme des nouvelles ressources, car chargés en éléments métalliques, entre autres. Récupérer ou miner ces amas nous permettraient d’obtenir de nouvelles ressources, sans creuser de plus en plus les sols de la terre.

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EVALUER NOTRE CHANGEMENT CLIMATIQUE

Grâce aux avancées technologiques spatiales, le changement climatique est sous haute surveillance. En effet, les satellites mis en orbite fournissent des données permettant de suivre et évaluer de multiples critères. Parmi eux, la composition atmosphérique, les changements de la couverture végétale, la qualité de l’air et l’évolution des mers et océans. Les observations spatiales permettent d’évaluer l’exposition des éléments vulnérables au changement climatique, mais aussi à d’autres facteurs néfastes.

De plus, ces satellites comportent toutes sortes d’instruments de mesure permettant de faire des photographies, de la topographie terrestre ou maritime, des analyses de composition d’atmosphère ou bientôt de la mesure de CO2. Parmi eux on retrouve :

  • l’ERS-2 (European Remote-Sensing Satellite, 1991-2000, lanceur Ariane 4),
  • l’ENVISAT (2002-2012, lanceur Ariane 5),
  • SENTINEL (1,2,3,5) dont le lancement le plus récent date de 2018 (lanceur Falcon 9).

Tous ces satellites ont été gérés ou le sont encore actuellement par l’European Space Agency (ESA), conjointement avec la Commission Européenne (SENTINEL) dans le cadre du  programme d’observation de la terre Copernicus. Ce programme est quant à lui coordonné et géré seulement par la Commission Européenne. Les services d’information fournis sont accessibles gratuitement et librement à ses utilisateurs. Ces données satellites permettront notamment au GIEC d’améliorer ses modèles numériques et de réduire les incertitudes des simulations prédictives. Les comparaisons sont visuelles et chiffrées, permettant en toute objectivité de suivre les évolutions de notre environnement.

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Julien

Consultant DAVRICOURT

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Les prévisions de montée du niveau de la mer, couplées aux données topographiques relevées par les satellites permettent dès à présent de prévoir quelles zones géographiques seront impactées par cette montée des eaux. Ce type de données sert également aux simulations d’impact lors de tremblements de terre ou de tsunami, à des fins d’anticipation et d’alerte.

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COMPARAISON DES ÉMISSIONS DE NO2 DUES À L’ACTIVITÉ HUMAINE et l’IMPACT DU CONFINEMENT DU AU COVID-19
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Images réalisées par le satellite SENTINEL 5p.

COMPRENDRE LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES PASSÉS

C’est indéniable, l’envoi de satellites et instruments de mesure à plusieurs centaines de km au-dessus de notre planète permet l’étude de l’évolution future de notre environnement. Cependant, leur potentiel est bien plus large. En effet, ils participent aussi à l’étude des évolutions passées. Depuis l’apparition de la vie sur Terre, notre planète a connu 5 extinctions. De nouvelles études montrent que les dinosaures n’ont pas disparu instantanément de la Terre, en raison d’une collision avec un astéroïde il y a 65 millions d’années. En réalité, les dinosaures subissaient une crise environnementale majeure. Un déclin aurait déjà été amorcé depuis environ 10 millions d’années avec la disparition d’une grande partie de la flore, à cause d’une baisse de température de 7 à 8 degrés.

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Julien

Consultant DAVRICOURT

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Les dinosaures étant des animaux à sang froid, ils n’auraient pas pu réguler leur température. Les herbivores auraient disparu en premier, et ce 2 millions d’années avant les carnivores. Quand l’astéroïde a frappé la Terre, la population était déjà fragilisée. Cet impact a alors accéléré la disparition des dinosaures et marqué la fin du Crétacé. Les populations encore en vie après les tsunamis, les feux au sol et la vague de souffre dégagée auraient mis encore plusieurs milliers d’années avant de disparaitre, accompagnées de 75% de la vie sur Terre.

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Cette nouvelle théorie se base sur le travail de scientifiques via l’analyse de la roche, des sédiments, mais aussi de nombreux relevés satellites de nos océans, marqués par ces giga-tsunamis et les relevés topographiques du cratère Chicxulub dans la péninsule du Yucatán au Mexique. Par ailleurs, l’ensemble des données récoltées permettent également de renforcer les simulations pour analyser les effets du changement climatique que nous connaissons aujourd’hui.

ANOMALIE GRAVITATIONNELLE DU CRATÈRE DE CHICXULUB
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Images satellite utilisant le principe des micro-ondes.

ETUDIER L’ADAPTATION DE L’HOMME À UN NOUVEL ENVIRONNEMENT

Les premières foulées sur la Lune en juillet 1969 furent américaines et depuis la mission Appolo, aucun être humain n’y est retourné. Toutefois, l’émergence du New Space, la découverte de ressources lunaires et les futures missions vers la planète Mars réveillent la soif d’exploration de l’Homme. L’ensemble des acteurs mondiaux de l’industrie spatiale se fédère autour d’un objectif : aller sur mars à des fins de recherche de vie et de colonisation. A cette fin, la NASA souhaite lancer une mission vers mars pour 2033. Afin de préparer ce type de mission, des étapes sont nécessaires notamment sur la survie dans un nouvel environnement.

Une première étape à l’exploration martienne de l’Homme sera le développement de moyens de survie dans un nouvel environnement. Ces premiers essais seront faits sur la Lune. En effet, la localisation de cette planète est idéale avec 3 jours de voyage contre 260 jours pour mars. De multiples projets concrets ont été lancés dans le but de créer une porte d’entrée vers l’exploration martienne.

Ainsi, l’ESA, la NASA et les principales agences spatiales mondiales projettent d’établir une base lunaire. Le projet LUNA Energy, un partenariat entre l’ESA, Air Liquide et L’agence spatiale Allemande (DLR) en fait parti. Air Liquide aura pour mission de fournir la pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène à l’agence spatiale. Celle-ci servira à alimenter un équipement qui permettra de créer de l’eau et de l’oxygène sur la future base lunaire.

Par ailleurs, le projet EuroHab vise le développement d’une capsule lunaire permettant d’abriter du personnel pendant quelques jours. Ce projet est initié par la start up Space Spartan en collaboration avec le CNES (Centre National d’Etudes Spatiales), l’ESA (European Space Agency), Air Liquide et le CEA. Le projet a été présenté cette année à Dubaï lors de l’Exposition Universelle 2021. Un prototype est actuellement en développement par Air Liquide au centre de test de Sassenage.

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Julien

Consultant DAVRICOURT

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La compréhension de Mars pourrait aider la Terre du point de vue des enjeux climatiques. En effet, de l'eau aurait coulé sur cette planète il y a plusieurs millions d'années puis un violent changement climatique aurait eu lieu. Ce changement a affecté irréversiblement l'atmosphère de Mars, désormais peu dense (donc non-protectrice) et désormais saturée en CO2. Dès lors, on se questionne : que s'est-il passé ? Un tel événement pourrait-il se produire sur Terre et sous quelles conditions ?

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Pour conclure, la contribution de l’industrie spatiale aux enjeux climatiques est loin d’être anecdotique. Les lancements dans l’espace permettent de nous renseigner sur les changements climatiques grâce à la récolte de données, à l’analyse et la prédiction des évolutions. Par ailleurs, de multiples innovations sont en développement afin de réduire leur impact environnemental. Ainsi, des innovations sont en cours pour le développement de moteurs et carburants de lanceurs ayant un impact réduit sur l’environnement, comme actuellement dans le domaine aéronautique. L’ensemble des acteurs se challenge afin d’aller dans le sens de l’écoconception afin de réduire l’impact écologique des lanceurs. Dans le cadre des lancements nécessaires à la compréhension de notre univers par l’Homme, ces innovations participent à la réduction de notre empreinte carbone.

En parallèle, on assiste à un renouvellement de l’attrait du grand public pour l’espace. Témoin de cet engouement, l’émergence de collaborations de vêtements (ArianeGroup x AVNIER), d’expositions temporaires de fabricants de lanceurs et les diffusions de lancements à la télévision. Sans compter les 2,6 millions d’abonnés de Thomas Pesquet sur Instagram qui ont suivi ses aventures en direct de l’ISS.

Ainsi, les yeux sont rivés sur les progrès de l’industrie spatiale qui a un impact certain et positif sur la réduction de notre empreinte carbone. Cependant, cet impact est aussi à nuancer au regard des potentielles dérives entrainées par l’engouement qu’elle suscite. En effet, certains lancements participent également à une pollution visuelle de l’atmosphère voire même physique. De nombreux débris sont en rotation autour de la terre, participant à la dégradation de satellites.

Enfin, l’innovation est un processus de plus en plus rapide qui dépasse largement le cycle des évolutions de la sphère juridique. En témoigne les réglementations actuelles qui sont les mêmes depuis 54 ans avec le traité de l’espace (1967), le traité de la lune (1979) et le traité sur les astronautes (1968). N’est-il pas grand temps de les faire évoluer en incluant davantage la dimension environnementale ?

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