Nous devons faire face à un défi majeur : l'accroissement alarmant des débris spatiaux qui envahissent nos orbites, surtout celles les plus basses. Malgré les mesures mises en place depuis plusieurs années pour contenir et maîtriser cette pollution, on constate une augmentation du nombre de débris entre 700 et 1 200 kilomètres, avec des alertes de collision et des manœuvres d'évitement désormais quotidiennes.

Aujourd'hui, en orbite basse, on recense plus de 20 000 débris de plus de 10 centimètres, sans compter les millions de fragments plus petits et difficiles à détecter, mais tout aussi dangereux.

Un risque de collision de plus en plus élevé

Dans certaines zones, le syndrome de Kessler s'est déclenché, de sorte que la collision des débris entre eux entretient la population à un rythme plus élevé que celui de leur élimination naturelle par freinage atmosphérique. En dessous de 700 kilomètres, ce qui inquiète les utilisateurs de l'espace, ce sont moins les débris et autres satellites en fin de vie, qui à ces altitudes retombent et se désintègrent naturellement dans l'atmosphèreatmosphère, que le fort encombrement des orbites avec un trafic spatial dense.

Dans ce contexte, la durabilité des activités en orbite est plus qu'un impératif technique ; elle est stratégique et environnementale. La question se pose alors : comment anticiper l'imprévisible, comme les collisions ? La simulation numérique émerge comme une réponse clé à cette problématique. Grâce à des technologies innovantes, telles que celles développées par Ansys, il est désormais possible de modéliser les trajectoires des débris, d'anticiper les collisions et de planifier des manœuvres d'évitement tout en optimisant l'utilisation du carburant.

Ces simulations sont également utiles pour évaluer l'impact d'une collision afin de comprendre la dispersion de fragments et éviter l'effet domino dans des zones critiques comme l'orbite basse (LEOLEO), ainsi que pour tester les scénarios de maintenance et de désorbitation via des jumeaux numériques, comme ceux utilisés pour l'Isam (in-space servicing, assembly and manufacturing).

En France et en Europe, le Cnes et l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA) sont à l'initiative d'une « charte zéro débris » afin de garantir la durabilité des activités spatiales avec pour objectif ambitieux de ne plus générer de débris en orbites utiles à l'horizon 2030. Ces deux agences souhaitent aussi une régulation au niveau européen et international.

Cependant, les outils pour assurer une réelle « space sustainability » ne sont pas encore largement adoptés. Comme nous l'explique Ansys, la simulation numériquesimulation numérique pourrait justement combler ce vide technologique et réglementaire, en apportant des preuves concrètes pour anticiper, tracer et limiter l'impact environnemental des futures missions.

La parole à Alex Lam, ingénieur expert en applications techniques chez Ansys.

Alex Lam : Le logiciellogiciel de simulation d'Ansys vise à accélérer les délais et à réduire les risques liés aux technologies de pointe utilisées pour la surveillance orbitale. Notre portefeuille de modélisationmodélisation physiquephysique couvre un large éventail d'applications, allant du développement de systèmes optiques nouvelle génération pour les télescopestélescopes et capteurscapteurs électro-optiques à la conception de radars plus puissants et précis, dans le but d'améliorer la détection et le suivi des objets dans l'espace.

Pour les ingénieurs de mission satellite, notre logiciel permet de mieux planifier l'utilisation du carburant pour le déploiement, le maintien en orbite, les manœuvres d'évitement et la fin de vie, sans sacrifier de temps de mission précieux. Il traite un large volumevolume de données de mesures orbitales, offrant ainsi une vision complète de l'environnement spatial pour une prise de décision éclairée. Le résultat : des missions plus sûres et plus efficaces.

Futura : Du point de vue de la réglementation à mettre en place ou à compléter, comment la simulation peut-elle aider à édicter de nouvelles règles ou réécrire celles existantes ? Avez-vous déjà des idées ?

Alex Lam : La simulation permet aux décideurs et aux experts de mieux comprendre l'ensemble des options techniques possibles. Le volume de données générées et exploitables est quasiment illimité, ce qui permet d'explorer des scénarios de type « que se passerait-il si... », avant d'investir des ressources plus conséquentes dans une solution unique. Cela offre aux décideurs une vision d'ensemble plus claire avant d'adopter une mesure réglementaire, rendant ainsi les politiques plus factuelles et équitables.

Ansys a d'ailleurs mis en place un comité consultatif de défense aux États-Unis pour formuler des recommandations stratégiques et agir comme interlocuteur auprès des autorités américaines. Cette initiative illustre la volonté d'Ansys de faire de la simulation un outil utile, à la fois pour l'industrie et les pouvoirs publics.

Futura : Quelles sont les principales limitations actuellement rencontrées dans le suivi des débris spatiaux, et comment la simulation Ansys aide-t-elle à surmonter ces défis ?

Alex Lam : Il existe une grande part d'imprévisibilité. La plupart des débris sont trop petits pour être suivis avec les technologies actuelles. Même les objets de grande taille, bien suivis, peuvent subir des ruptures non prévues, générant ainsi de nouveaux débris difficilement détectables.

La simulation Ansys permet de développer de nouvelles technologies capables de détecter et de suivre des débris de plus petite taille avec plus de précision. Du point de vue de la conception satellite, nos logiciels simulent aussi les effets d'un impact hypothétique, identifiant les composants critiques à protéger pour réduire les risques et garantir la continuité de la mission.

Futura : Pour simuler des impacts de collision, des scénarios de maintenance et de désorbitation, ainsi que pour modéliser des trajectoires, quelles bases de données utilisez-vous ? Vous appuyez-vous sur les données accessibles publiquement aux États-Unis, malgré les limitations d'information qui peuvent les affecter ?

Alex Lam : Bien que le Space Surveillance Network (SSN) fournisse de nombreuses données de trajectoires et d'alertes de conjonctionconjonction, ces données publiques manquent souvent de précision. C'est pourquoi Ansys collabore avec des entreprises commerciales de surveillance de l'espace (SSA), ainsi qu'avec des opérateurs satellites pour obtenir les données les plus précises possibles.

Ces données commerciales, combinées aux informations du SSN, permettent d'obtenir une solution orbitale de haute qualité, réduisant ainsi l'incertitude pour les ingénieurs et les opérateurs.