Neuf cents à mille kilomètres au-dessus de nos têtes, dans une région d’orbite basse que les satellites actifs évitent soigneusement, dérivent des milliers de billes métalliques figées, vestiges d’un programme militaire soviétique vieux de plus d’un demi-siècle. Ces gouttes de sodium-potassium, certaines larges comme une balle de golf, proviennent de seize réacteurs nucléaires dont le système de refroidissement s’est rompu au moment même où l’URSS croyait les avoir mis en sécurité.

Sommaire

1. Un radar nucléaire pour espionner la flotte américaine
2. Kosmos-954, l’accident qui a précipité la prudence soviétique
3. Des cœurs bien éjectés, mais des circuits de refroidissement qui craquent
4. Un nuage métallique toujours suivi par les radars

Un radar nucléaire pour espionner la flotte américaine

Le programme s’appelait RORSAT, pour Radar Ocean Reconnaissance Satellite. Son objectif : traquer en temps réel les porte-avions et sous-marins de l’OTAN grâce à un radar actif embarqué, un appareil si gourmand en électricité qu’aucun panneau solaire de l’époque n’aurait suffi à l’alimenter en orbite basse. La solution soviétique a été radicale : embarquer un petit réacteur nucléaire, le BES-5, directement à bord de chaque satellite. Ces satellites de reconnaissance radar soviétiques en orbite basse servaient à surveiller le trafic maritime, et trente-trois d’entre eux ont été lancés entre 1967 et 1988 à une altitude relativement basse de 200 à 250 km, alimentés par des réacteurs nucléaires.

Le problème saute aux yeux : un réacteur qui termine sa mission à 250 km d’altitude finit par retomber sur Terre. Les ingénieurs soviétiques avaient prévu la parade en équipant chaque satellite d’un système d’éjection censé propulser le cœur radioactif vers une orbite dite « de rebut », suffisamment haute pour que la désintégration naturelle du combustible ait le temps de s’opérer avant toute rentrée atmosphérique, un processus qui s’étale sur des centaines d’années.

Kosmos-954, l’accident qui a précipité la prudence soviétique

Cette précaution n’a pas toujours fonctionné. Le 24 janvier 1978, le satellite Kosmos-954 est retombé sur le territoire canadien après une défaillance du mécanisme d’éjection de son réacteur. Le commandement nord-américain de défense aérospatiale avait remarqué que Kosmos 954 effectuait des manœuvres erratiques, modifiant l’altitude de son orbite de près de 80 kilomètres, tandis que lors de réunions secrètes, les responsables soviétiques avaient averti leurs homologues américains qu’ils avaient perdu le contrôle du véhicule et que le système destiné à propulser le cœur du réacteur usé vers une orbite de rebut avait échoué. Le résultat a été spectaculaire : l’engin ne s’est pas consumé entièrement dans l’atmosphère mais s’est disloqué, dispersant des débris, dont des fragments hautement radioactifs du cœur, sur environ 124 000 kilomètres carrés répartis entre les Territoires du Nord-Ouest, l’Alberta, le Nunavut et la Saskatchewan.

Le nettoyage, baptisé Operation Morning Light, a mobilisé pendant des mois les équipes canadiennes et américaines. Sur les débris retrouvés par les équipes, tous sauf deux fragments récupérés étaient radioactifs, et certains se sont révélés d’une radioactivité mortelle selon les termes de la réclamation officielle déposée par le Canada. Moscou a fini par indemniser Ottawa, mais l’incident a durablement marqué le droit spatial international : c’est resté à ce jour la seule réclamation jamais déposée au titre de la Convention sur la responsabilité internationale pour les dommages causés par des objets spatiaux.

Des cœurs bien éjectés, mais des circuits de refroidissement qui craquent

Après ce fiasco diplomatique, les Soviétiques ont perfectionné le système d’éjection des seize satellites suivants, tous lancés entre 1980 et 1988. Cette fois, la manœuvre a fonctionné : seize RORSAT à propulsion nucléaire ont activé un système d’éjection du cœur du réacteur vers des orbites suffisamment hautes, la plupart entre 900 et 950 km d’altitude. Le problème, c’est que l’opération elle-même a un effet secondaire imprévu sur le circuit de refroidissement. L’éjection du cœur provoque l’ouverture du circuit primaire de refroidissement, dont le liquide caloporteur, un alliage eutectique de sodium et de potassium, s’est alors répandu dans l’espace, formant des gouttes atteignant jusqu’à 5,67 cm de diamètre.

Le mécanisme physique tient en une phrase : le réservoir du réacteur et le circuit de refroidissement sont pressurisés, et l’ouverture provoque probablement une dépressurisation rapide qui laisse le métal liquide contenu, l’alliage eutectique sodium-potassium NaK-78, s’échapper dans l’espace. Chaque réacteur transportait une quantité non négligeable de ce liquide métallique : le circuit primaire de refroidissement du réacteur contient 13 kg de NaK-78. Multiplié par seize accidents de fuite, le bilan grimpe vite : environ 128 kg de NaK-78 se sont échappés au total des systèmes de refroidissement primaire des réacteurs BES-5 lors de ces seize éjections.

Dans le vide spatial, à des dizaines de degrés en dessous de zéro, ce métal liquide se fige instantanément en billes parfaitement sphériques. Leur forme particulière les rend faciles à repérer : ces objets, électriquement conducteurs, sont de forme sphérique et génèrent des retours radar fortement polarisés, avec des diamètres majoritairement compris dans les régimes centimétrique et millimétrique. C’est justement grâce à cette signature radar caractéristique que les scientifiques ont pu confirmer, des années plus tard, l’origine du phénomène. Le radar Haystack du Massachusetts Institute of Technology a joué un rôle clé, tout comme les grands radars de surveillance de l’Agence spatiale européenne : un large essaim d’objets a été détecté sur des orbites quasi circulaires à environ 900 km d’altitude, et un examen plus détaillé a montré qu’ils mesuraient jusqu’à 5,6 cm de diamètre, de forme sphérique et présentant des caractéristiques de métaux spéculaires.

Bonne nouvelle relative : le nuage rétrécit avec le temps, mais lentement. Les plus petites gouttes sont déjà retombées ou ont brûlé dans l’atmosphère, mais les plus grosses, jusqu’à 5,5 cm de diamètre, étaient encore en orbite en 2012. Des travaux plus récents présentés lors de conférences sur la surveillance spatiale confirment que cette population de débris reste stable d’une année sur l’autre : bien que la plupart des orbites des gouttelettes de taille millimétrique à 1 centimètre aient décru, celles de plus de 1 cm resteront en orbite pendant plusieurs décennies.

Ce qui rend ces billes réellement inquiétantes n’est pas leur radioactivité, quasi nulle une fois le métal figé et dispersé, mais leur vitesse. À près de 27 000 km/h, une goutte de quelques centimètres frappe comme un projectile d’artillerie. Malgré leur petite taille, la vitesse à laquelle ces débris se déplacent leur confère assez d’énergie pour causer de sérieux dommages aux satellites en orbite, et c’est justement leur petite taille qui les rend difficiles à repérer et donc dangereux. De quoi rappeler qu’un demi-siècle après la Guerre froide, ses reliquats continuent de tourner silencieusement au-dessus de nos satellites météo, de nos GPS et de la Station spatiale internationale, sans qu’aucune agence spatiale ne dispose aujourd’hui d’un moyen de les récupérer.

Sources : spacedaily.com | ntrs.nasa.gov