Collision (suite) et encombrement d'orbite.

Comme la plupart des revues scientifiques ce mois-ci, le mensuel "Sciences et Avenir"   donne quelques éléments sur les collisions et les risques de collisions entre satellites et débris spatiaux. (Sciences et Avenir, numéro 746, avril 2009, page 17)
 

Il y aurait 12 500 objets de plus de 10 cm en orbite terrestre parmi lesquels 6 % seulement constituent des satellites fonctionnels et 42 % des débris. 200 000 objets auraient une taille comprise entre 1 et 10 cm et près de 35 000 000 seraient de taille inférieure à 1 cm (*)
Ces chiffres sont impressionnants, mais il ne faut pas croire que l'espace circumterrestre est, pour autant, surchargé de satellites car le volume concerné est immense. 

Quelle est exactement la densité de cette population d'objets artificiels (actif ou inactifs) ? 

  Le calcul est assez simple.  Le volume compris entre l'orbite à 200 km d'altitude soit à 6 571 km du centre de la Terre (**) et l'orbite géostationnaire à 35 774 km  (soit à environ 42 145 km du centre de la Terre)  est de :

       (4/3) x Pi x (42 145 km)³ - (4/3) x Pi x (6 571 km)³ = 1,94 x 10¹⁴ km ³


Soit environ 3,12 x 10¹⁴ km ³ c'est à dire 300 000  milliards de km ³

- Pour 12 500 objets de plus de 10 cm il y a donc un objet pour 24 milliards de km³ soit un objet en moyenne dans un cube  2 900  km de coté ! Pour des pieces de quelques dizaines de cm, on n'en voit pas à tous les coins d'orbite !
- Pour les 200 000 objets de 1 à 10 cm la densité est de un objet pour un 1,5 milliard de km³ soit dans un cube de 1 160 km de coté !
- Pour les 35 millions de petits débris de moins de 1 cm (***) on trouve un objet pour 9 millions de km³ soit dans un cube de 210 km de coté. Même là, le sentiment de surpopulation n'est pas intense.
Ces remarques ne doivent cependant pas occulter la réalité du risque (4 collisions avérées jusqu'alors). En effet, certaines orbites sont plus densément peuplées que d'autres) et surtout la vitesse des satellites leur fait parcourir de grandes distances et par conséquent balayer d'importants volumes d'espace en un temps donné. Cela multiplie les risques.
Enfin bien entendu la vitesse relative entres les objets satellisés parfois sur des orbites d'inclinaison différentes est fort élevée  (10 km par seconde environ pour la collision récente entre Cosmos 2251 et Iridium 33). Cela rend les chocs extrèmement brutaux et générateurs  de nouveaux déchets. 
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(*) sous réserves, l'article n'était pas très claire sur ce point
(**) Il y a peu de satellites en dessous de 200 km  car le frottement atmosphérique rend extrèmement brève leur présence à ce niveau.
(***) J'ignore  où se situe la limite inférieure pour la taille des objets retenus dans cette estimation.  Peut-être à 1 mm (?)

Remarque: Tous les chiffres ont été ici arrondis, il s'agit simplement de fournir des ordres de grandeur.