Les faibles sursauts d'énergie électrique produits par la collision d'objets ne dépassant pas la largeur d'une mine de crayon pourraient un jour aider la communauté aérospatiale à suivre les débris spatiaux de moins d'un millimètre de diamètre, réduisant ainsi le danger pour les engins spatiaux en orbite terrestre. À mesure que de plus en plus de satellites sont mis en orbite, le danger potentiel lié aux débris spatiaux augmente.
Selon la National Aeronautics and Space Administration (NASA), il y a actuellement plus de 25 000 objets de plus de 10 centimètres (4 pouces) de diamètre en orbite autour de la Terre. Entre 1 cm et 10 cm, ce chiffre devrait atteindre environ 500 000. Si vous le réduisez à 1 mm, ce sera 100 millions. C’est toujours le chiffre de janvier 2022. On estime qu’il y a au total 170 millions de débris près de la Terre, pour un poids total de 9 000 tonnes.
Certains des débris sont constitués de satellites morts et des fusées qui les ont lancés. D'autres sont un mélange d'écrous et de boulons, de fragments de tubes de fusée et même d'objets divers comme un sac à outils d'astronaute perdu. Les agences spatiales du monde entier investissent massivement dans le suivi de ces objets, mais ils ne représentent que la pointe de l’iceberg.
La plus grande préoccupation concernait les très petits débris, en particulier ceux des premières missions spatiales, car la technologie conçue pour minimiser les débris spatiaux n'existait pas encore. En outre, des quantités croissantes de débris proviennent de collisions accidentelles de satellites et d’essais irresponsables d’armes antisatellites effectués par certains pays. Certains de ces fragments n'ont que la taille d'une tache de peinture, mais une tache de peinture se déplaçant à une vitesse de 22 000 milles (35 000 kilomètres) par heure peut causer autant de dégâts qu'une balle de fusil.
Malheureusement, les petits débris sont difficiles à détecter et à suivre car ils ne reflètent pas suffisamment la lumière du soleil ou les signaux radar pour être détectés. En guise d’alternative, des chercheurs de l’Université du Michigan travaillent sur un principe différent.
Ils ont découvert que lorsque deux particules, même petites, entrent en collision dans l’espace, elles libèrent un nuage de gaz et de débris, créant une explosion d’électricité statique qui charge les débris. Non seulement la collision initiale peut être détectée, mais lorsque les fragments chargés se rapprochent brièvement, de minuscules étincelles électriques sont produites entre eux.
Selon l'équipe de recherche, si deux morceaux d'aluminium entraient en collision à des vitesses orbitales, les impulsions électriques résultantes pourraient être détectées par des antennes radio de 26 mètres (85 pieds) de hauteur sur Terre, ainsi que par des antennes plus grandes et plus sensibles du Deep Space Network (DSN) de la NASA.
Bien que l’idée ait gagné du soutien en tant que concept, il reste encore beaucoup de travail à faire avant qu’elle ne devienne un système de suivi pratique. De nombreux facteurs contrôlent la fréquence des signaux électriques, ainsi que l'atténuation causée par les signaux radio de fond et les signaux provenant des débris voyageant dans l'atmosphère terrestre.
Les prochaines étapes consisteront à utiliser le DSN pour rechercher des signaux réels provenant de l'espace et examiner les données d'expériences à ultra-haute vitesse menées au Laboratoire de recherche navale et au Centre de recherche Ames de la NASA. De plus, l’équipe mènera des expériences utilisant des lasers pour lancer divers fragments à différentes vitesses orbitales afin de constituer une base de données sur les émissions électriques.
"Nous voulons savoir si un objet est dur ou mou, car cela affectera son orbite et son caractère destructeur", a déclaré Mojtaba Akhavan-Tafti, chercheur adjoint en sciences et ingénierie du climat et de l'espace.