SMC-S-015 Élimination en fin de vie des satellites à altitude géosynchrone

La norme « SMC-S-015 Destruction en fin de vie d'un satellite géostationnaire », publiée par le Space and Missile Systems Center (SMC) du Space Command de l'US Air Force , décrit les exigences relatives à la destruction d'un satellite en orbite terrestre arrivé en fin de vie.

La mise au rebut d’un satellite en orbite terrestre à la fin de sa durée de vie utile signifie :

• Retirer le satellite de la région de l’espace où opèrent d’autres satellites de manière à ne pas interférer avec les autres utilisateurs de l’espace à l’avenir.
• S'assurer que l'objet éliminé est laissé dans un état inerte et ne provoque pas d'événement explosif généré en interne qui pourrait laisser des débris et menacer les satellites en fonctionnement.

Pour les satellites fonctionnant dans la ceinture géosynchrone, la méthode d'élimination la plus efficace consiste à repositionner le satellite sur une orbite supersynchrone au-dessus de la région du vaisseau spatial en fonctionnement et du couloir de manœuvre utilisé pour déplacer les satellites en fonctionnement vers de nouveaux emplacements longitudinaux, puis à vider les batteries, à purger les propulseurs et à prendre d'autres mesures pour éliminer la possibilité d'un événement générateur de débris.

Cette norme couvre les exigences suivantes :

• Planification de l'élimination des satellites fonctionnant à une altitude géosynchrone et caractérisation adéquate de l'élimination finale pour garantir que suffisamment de propulseur est conservé pour les manœuvres.
• Sélection d’orbites de stockage définitif où le satellite ne rentrera pas dans la région opérationnelle dans un avenir prévisible.
• Exécution réussie de la manœuvre d'élimination
• Épuiser toutes les ressources énergétiques du véhicule avant que sa durée de vie ne soit atteinte afin de minimiser la possibilité d'un événement provoquant un accident

Des techniques de planification et d’exécution de l’élimination du matériel spatial sont fournies, qui reflètent les directives internationales actuellement acceptées et prennent en compte les meilleures pratiques opérationnelles actuelles. Cette révision intègre les résultats d'études techniques récentes menées par le Comité de coordination interinstitutions sur les débris spatiaux afin de limiter l'excentricité initiale de l'orbite d'élimination pour garantir que le satellite éliminé ne rentre pas dans la zone opérationnelle et de manœuvre du satellite pendant au moins 100 ans.

La fin de vie est le moment où un satellite est définitivement arrêté ou où le contrôle au sol du satellite n'est plus possible.

La fin de mission fait référence au moment de la vie d'un satellite où :

• Le point auquel il ne peut plus remplir ses fonctions principales et n’est plus tenu de fonctionner à son altitude de fonctionnement nominale.
• Le point auquel le carburant restant, le contrôle d'attitude ou d'autres fonctions essentielles à la réussite d'une manœuvre de destruction atteignent un niveau ou une capacité tel qu'un retard supplémentaire rend l'achèvement de la manœuvre de destruction improbable.

La zone géosynchrone peut être définie comme un anneau circulaire autour de la Terre dans le plan de l'équateur terrestre. La vitesse angulaire moyenne d'un objet spatial se déplaçant le long de l'anneau est égale ou très proche de la vitesse de rotation de la Terre, ce qui signifie que le satellite semble être positionné au-dessus d'un emplacement fixe au sol.

En termes de planification des manœuvres d’élimination dans le cadre des exigences principales, un plan d’élimination de fin de mission doit être élaboré, maintenu et mis à jour tout au long de toutes les phases de conception et d’exploitation de la mission et du vaisseau spatial. Cette norme devrait inclure :

• Détails de l'orbite nominale de la mission
• Détails de la trajectoire d'élimination ciblée
• Estimations du combustible nécessaire à l'élimination
• Identification des systèmes et des capacités nécessaires à la réussite de l'élimination
• Critères qui, lorsqu'ils sont remplis, imposent que l'élimination soit initiée
• Identification des ressources énergétiques qui doivent être consommées avant d'atteindre la fin de leur vie
• Un calendrier pour lancer et exécuter le processus d'élimination
• Un calendrier pour l'épuisement des ressources énergétiques restantes
• Liste des personnes ou organisations à informer de la fin de service et de la cession et calendrier de notification

Le système spatial doit être conçu de telle sorte que la probabilité d’une élimination réussie en fin de mission, y compris l’épuisement des ressources énergétiques, soit supérieure à 0,90. Les détails de la conception sous-jacente à l’estimation de probabilité doivent être inclus dans le plan d’élimination de fin de mission.

Des critères spécifiques pour lancer des mesures d’élimination doivent être élaborés, intégrés au plan d’élimination de fin de mission et surveillés tout au long de la durée de vie de la mission. Les projections de la durée de vie de la mission basées sur ces critères doivent être effectuées régulièrement dans le cadre des revues de l’état de la mission tout au long de celle-ci. L’état de ces critères devrait être présenté lors des revues de mission périodiques (au moins annuelles).

Quel que soit le succès ou l’échec des autres aspects de l’action d’élimination des déchets, un plan d’urgence doit être élaboré pour épuiser toutes les ressources énergétiques et rendre le vaisseau spatial sûr avant sa disparition éventuelle. L’objectif est de garantir que les mesures nécessaires sont prises pour sécuriser le véhicule avant que les systèmes critiques ne soient perdus. Le plan d’urgence doit inclure des critères définissant le moment où des mesures de sécurité doivent être prises, une justification pour chaque critère et un calendrier des mesures de sécurité. Le plan d’urgence doit être inclus dans le plan d’élimination de fin de mission.

Les activités de planification de l’élimination en fin de mission doivent commencer dès la conception de la mission. La planification de l’action d’élimination proprement dite doit commencer au moins six mois avant la date des manœuvres de réorbite. Les étapes suivantes seront suivies pendant toutes les phases de la mission et doivent être documentées dans le plan d’élimination de fin de mission :

• Développer une estimation précise des réserves de carburant dans le système de propulsion
• Calcul de l'incrément initial du périgée (le périgée est le point de l'orbite d'un satellite le plus proche du centre de la Terre)
• Développement d'exigences de manœuvre de base pour une trajectoire d'élimination stable
• Validation des caractéristiques de la trajectoire d'élimination à long terme (100 ans)
• Déterminer l'ordre des manœuvres
• Élaboration d'un plan de sécurité des véhicules
• Élaboration d'un plan d'urgence

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