Orbite terrestre basse

L’orbite terrestre basse ou OTB (LEO en anglais, pour low earth orbit) est une zone de l'orbite terrestre allant jusqu'à 2 000 kilomètres d'altitude[1], située entre l'atmosphère et la ceinture de Van Allen. Y orbitent des satellites de télédétection, des satellites de télécommunications ainsi que quelques stations spatiales, dont la Station spatiale internationale.

Différentes orbites terrestre ; la partie bleu turquoise représente l'orbite terrestre basse.

Cette zone contient les orbites terrestres basses équatoriales (ELEO en anglais, pour equatorial low earth orbits), dont l'inclinaison très basse par rapport à l'équateur amène les plus faibles exigences de delta-v et permettent d'être revisitées rapidement^{[précision nécessaire]}. Les orbites terrestres situées au-dessus de l'orbite terrestre basse sont l'orbite terrestre moyenne et, plus haut encore, l'orbite géostationnaire.

L'orbite terrestre basse, avec l'orbite géostationnaire, fait l'objet d'une attention particulière, notamment en ce qui concerne la prolifération des débris spatiaux.

Utilisation

Les orbites basses permettent aux satellites de bénéficier d'un bilan de liaison avantageux en télécommunications et de haute résolution des instruments d'observation. Elles permettent également la mise en orbite de charges maximales par les lanceurs puisque ces derniers requièrent moins d'énergie pour être mis sur ces orbites que dans les autres orbites terrestres. Les orbites ayant une altitude moins élevée permettent une meilleure utilisation de la télédétection. Les satellites de télédétection peuvent également profiter des orbites héliosynchrones à ces altitudes.

Les objets dans l'orbite terrestre basse rencontrent une traînée atmosphérique sous la forme de gaz dans la thermosphère (80 à 500 km d'altitude) ou dans l'exosphère (500 km et plus d'altitude), dont la nature dépend de la hauteur. L'altitude utilisée pour la mise en orbite d'objets est habituellement située au-dessus de 300 km pour limiter les effets de la traînée atmosphérique.

Les orbites situées au-dessus de l'orbite terrestre basse, soumises à d'importantes accumulations de charges et de radiations, peuvent entraîner d'éventuels problèmes électroniques des composants[2].

Pour pouvoir rester en orbite basse, un satellite doit avoir une très grande vitesse horizontale par rapport à la Terre. Pour se maintenir sur une orbite circulaire à 300 km au-dessus de la surface de la Terre, il faut que le satellite possède une vitesse de 7,8 km/s soit 28 000 km/h ce qui correspond à un tour complet de la Terre en 90 minutes[3].

Types de satellites

Les satellites de télédétection en orbite basse incluent notamment :

les satellites météorologiques à défilement ;
les satellites d'imagerie terrestre comme SPOT, d'analyse de l'environnement comme ENVISAT ;
les satellites de renseignement, comme Helios.

Les satellites de télécommunications en orbite basse incluent :

les systèmes globaux de communications, comme le système Iridium ou Globalstar ;
les satellites amateurs de AMSAT.

C'est également sur cette orbite qu'ont été effectuées la majorité des missions spatiales habitées telles celles de Mir, des navettes spatiales américaines ou de la Station spatiale internationale.

Débris spatiaux

L'environnement de l'orbite terrestre basse contient de plus en plus de débris spatiaux. Ces débris représentent un certain danger pour les satellites en orbite ainsi que pour les risques de retombées au sol. Leurs tailles peuvent varier de quelques millimètres à quelques mètres[4]. Ils proviennent habituellement de satellites, de stations spatiales ou de navettes. Les débris spatiaux peuvent également causer d'importants dommages aux navettes, aux satellites et aux stations spatiales, car leur vitesse est très élevée.

En juin 2008, le Joint Space Operations Center (en) suit environ 8 500 objets plus grands que 10 cm dans l'orbite terrestre basse[5].

En 1978, un scénario est envisagé par le consultant de la NASA, Donald J. Kessler. C'est le syndrome de Kessler, dans lequel le volume des débris spatiaux en orbite basse atteint un seuil au-dessus duquel les objets en orbite sont fréquemment heurtés par des débris, et se brisent en plusieurs morceaux, augmentant du même coup et de façon exponentielle le nombre des débris et la probabilité des impacts.

Au-delà d'un certain seuil, un tel scénario rendrait quasi impossible l'exploration spatiale et même l'utilisation des satellites artificiels pour plusieurs générations.

Notes et références

(en) « IADC Space Debris Mitigation Guidelines » [PDF], Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, 15 octobre 2002, p. 2 (6 du fichier).
(en) Lloyd Wood, « Big LEO overview », 14 janvier 2000 (dernière mise à jour).
« ESA - Space for Kids - Vitesse dans l’espace », sur www.esa.int (consulté le 11 juin 2020).
(en) Sten Odenwald, « Where can I get information about orbiting space junk? », 1997.
(en) « Joint Space Operations Center », sur http://www.vandenverg.af.mil, 6 juin 2008.

Voir aussi

Articles connexes

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[1] (en) « IADC Space Debris Mitigation Guidelines » [PDF], Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, 15 octobre 2002, p. 2 (6 du fichier).

[2] (en) Lloyd Wood, « Big LEO overview », 14 janvier 2000 (dernière mise à jour).

[3] « ESA - Space for Kids - Vitesse dans l’espace », sur www.esa.int (consulté le 11 juin 2020).

[4] (en) Sten Odenwald, « Where can I get information about orbiting space junk? », 1997.

[5] (en) « Joint Space Operations Center », sur http://www.vandenverg.af.mil, 6 juin 2008.