Comment nos émissions de CO2 pourront-elles mettre en danger nos satellites à l'avenir ?
D'après une étude américaine et britannique, l'augmentation des gaz à effet de serre pourrait avoir des conséquences inattendues sur les satellites en orbite autour de la Terre.
Selon une récente étude, l'orbite terrestre basse pourrait devenir dangereuse pour bon nombre de nos satellites à l'avenir en raison de nos émissions de gaz à effet de serre. Mais comment expliquer ce phénomène ?
Le CO2 a des effets jusque dans la haute atmosphère !
L'atmosphère de la Terre se compose de plusieurs couches, possédant toutes des caractéristiques physiques et chimiques propres permettant de les différencier. Entre le sol et environ 12km d'altitude, on retrouve la troposphère, suivie par la stratosphère entre 12 et 50km, la mésosphère entre 50 et 85km et enfin la thermosphère, la plus épaisse, entre 85 et 600km.
L'Homme vivant dans la troposphère, nous nous concentrons forcément plus sur les effets des gaz à effet de serre dans cette couche de l'atmosphère. Ces gaz provoquent effectivement un réchauffement de la basse atmosphère, réchauffement qui se montre de plus en plus important d'années en années en raison des activités humaines.
Dans la basse atmosphère, les molécules d'air sont serrées les unes contre les autres et la chaleur qu'une molécule réémet est donc immédiatement absorbée dans la même région atmosphérique. La haute atmosphère étant beaucoup moins dense, le rayonnement infrarouge réémis par les molécules de CO2 y est beaucoup moins réabsorbé et davantage de rayonnement s'échappe donc dans l'espace.
Climate change is cooling the upper atmosphere, causing the air to contract.
— Yale Environment 360 (@YaleE360) May 20, 2023
The mesosphere and lower thermosphere have shrunk by 4,400 feet in the last two decades, raising concerns about the fate of orbiting satellites.
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Cela entraîne une perte globale de chaleur et ainsi un effet de refroidissement. Or, lorsque les molécules se refroidissent, elles ralentissent et restent plus proches les unes des autres, ce qui entraîne un rétrécissement des couches moyennes et supérieures de l'atmosphère.
Un risque pour nos satellites
En raison de ce phénomène physique et chimique, la densité de la thermosphère, zone où les objets avoisinant la Terre restent en orbite, diminue peu à peu avec l'augmentation des gaz à effet de serre, de même que les frottements. De ce fait, les satellites mais également les débris spatiaux se trouvent moins susceptibles de quitter l'orbite de la Terre et risquent alors davantage d'entrer en collision les uns avec les autres.
Des scientifiques du MIT aux États-Unis et de l'université de Birmingham en Angleterre se sont penchés sur cette problématique en modélisant l'évolution de l'atmosphère et ses différentes couches en fonction de différents scénarios d'émissions de gaz à effet de serre d'ici 2100. Ceux-ci ont ensuite estimé le nombre de satellites pouvant être maintenus en toute sécurité dans l'orbite terrestre.
Selon leurs résultats publiés dans la revue Nature Sustainability, dans le scénario le plus pessimiste en terme d'émissions de gaz à effet de serre (émissions les plus élevées), l'orbite terrestre basse (200 à 1000km) devrait devenir inaccessible pour 25 à 40 millions de satellites à cause d'un risque accru de collision avec des débris spatiaux, soit les deux tiers de la capacité actuelle !
Il sera donc important de prendre en compte cette conséquence encore méconnue de nos émissions de gaz à effet de serre à l'avenir pour préserver notre accès à l'espace extra-atmosphérique et l'utilisation que nous en faisons, d'autant plus que de plus en plus de satellites sont envoyés en orbite chaque année, multipliant également le risque de collision et d'augmentation du nombre de débris spatiaux.
Référence de l'article :
Greenhouse gases reduce the satellite carrying capacity of low Earth orbit, Nature Sustainability (10 mars 2025), W.E. Parker, M.K. Brown & R. Linares