L'augmentation rapide des lancements de fusées mondiales pourrait ralentir la récupération de la couche d'ozone vitale, explique Sandro Vattioni. Le problème est sous-estimé – mais il pourrait être atténué par une action coordonnée prospective.
Ces dernières années, le ciel nocturne s'est rempli de satellites provenant de constellations en pleine expansion en orbite terrestre basse, entraînée par une industrie spatiale en plein essor. Bien que ce développement apporte des opportunités passionnantes, elle soulève également de nouvelles préoccupations environnementales.
La fusée lance et réintégrant les débris spatiaux libèrent des polluants dans l'atmosphère centrale, où ils peuvent endommager la couche d'ozone qui protège la vie sur Terre contre le rayonnement des UV nocif – une préoccupation croissante que les scientifiques ne font que comprendre.
Les recherches sur les effets des émissions de fusée sur la couche d'ozone ont commencé il y a plus de 30 ans, mais pendant longtemps, ces effets ont été considérés comme petits. Cette perception commence à changer à mesure que l'activité de lancement s'accélère. En 2019, il n'y a eu que 97 lancements de fusées spatiales orbitales à l'échelle mondiale. D'ici 2024, ce nombre était passé à 258 et devrait continuer à augmenter rapidement.
Une préoccupation sous-estimée depuis longtemps
Dans l'atmosphère moyenne et supérieure, les émissions de roquettes et les débris spatiaux qui rentrent peuvent rester jusqu'à 100 fois plus longs que les émissions provenant de sources au sol en raison de l'absence de processus d'élimination tels que le lavage basé sur les nuages. Alors que la plupart des lancements se produisent dans l'hémisphère nord, la circulation atmosphérique propage ces polluants dans le monde.
Pour mieux comprendre l'impact à long terme de l'augmentation des émissions de fusées, nous avons collaboré avec une équipe de recherche internationale dirigée par Laura Revell de l'Université de Canterbury. En utilisant un modèle climatique de chimie développé à ETH Zurich et l'Observatoire météorologique physique à Davos (PMOD / WRC), nous avons simulé comment les émissions de fusées projetées affecteront la couche d'ozone d'ici 2030. L'étude est publiée dans la revue Climat du NPJ et science atmosphérique.
En supposant un scénario de croissance avec 2 040 lancements annuels en 2030, soit huit fois le chiffre pour 2024 – l'épaisseur moyenne de l'ozone globale diminuerait de près de 0,3%, avec des réductions saisonnières allant jusqu'à 4% par rapport à l'Antarctique, où le trou d'ozone se forme toujours chaque printemps.
Bien que ces chiffres puissent sembler modestes à première vue, il est important de se rappeler que la couche d'ozone se remet toujours des dommages antérieurs causés par des chlorofluorocarbures à long terme (CFC), qui ont été interdits avec succès par le protocole de Montréal en 1989. Les émissions des roquettes – accidentellement non réglementées – pouvaient retarder cette reprise par des années ou des décennies, selon la croissance de l'industrie des fusées.
Avec des roquettes aussi, le choix du carburant compte
Les principaux contributeurs à l'épuisement de l'ozone des émissions de fusée sont le chlore gazeux et les particules de suie. Le chlore détruit catalytiquement les molécules d'ozone, tandis que les particules de suie réchauffent l'atmosphère moyenne, accélérant les réactions chimiques appauvrissant l'ozone.
Alors que la plupart des propulseurs de fusées émettent de la suie, les émissions de chlore proviennent principalement de moteurs de fusée solides. Actuellement, les seuls systèmes de propulsion qui ont un effet négligeable sur la couche d'ozone sont ceux qui utilisent des carburants cryogéniques tels que l'oxygène liquide et l'hydrogène. Cependant, en raison de la complexité technologique de la manipulation des carburants cryogéniques, seulement environ 6% des lancements de fusées utilisent actuellement cette technologie.
Les effets de rentrée sont encore incertains
Nous tenons à mentionner que notre étude n'a considéré que les émissions libérées des roquettes pendant l'ascension dans l'espace. Mais ce n'est qu'une partie de l'image. La plupart des satellites en orbite terrestre basse rentrent dans l'atmosphère à la fin de leur vie opérationnelle, brûlant dans le processus.
Ce processus génère des polluants supplémentaires, y compris diverses particules métalliques et des oxydes d'azote, en raison de la chaleur intense générée lors de la rentrée. Bien que les oxydes d'azote soient connus pour épuiser l'ozone catalytiquement, les particules métalliques peuvent contribuer à former des nuages stratosphériques polaires ou servir de surfaces de réaction eux-mêmes, qui peuvent tous deux intensifier la perte d'ozone.
Ces effets de rentrée sont encore mal compris et non encore incorporés dans la plupart des modèles atmosphériques. De notre point de vue, il est clair qu'avec l'augmentation des constellations des satellites, les émissions de rentrée deviendront plus fréquentes et l'impact total sur la couche d'ozone est probablement encore plus élevé que les estimations actuelles. La science est appelée à combler ces lacunes dans notre compréhension.
Nécessaire: prévoyance et action coordonnée
Mais cela seul ne suffira pas. La bonne nouvelle: nous pensons qu'une industrie de lancement qui évite les effets dommageables de l'ozone est tout à fait possible: surveiller les émissions de fusées, minimiser l'utilisation du chlore et des combustibles produisant de suie, promouvoir des systèmes de propulsion alternatifs, et la mise en œuvre des réglementations nécessaires et appropriées est toutes clé pour garantir que la couche d'ozone continuait sa récupération.4 Cela prendra des efforts coordonnés entre les scientifiques, les décideurs et l'industrie.
Le protocole de Montréal a démontré avec succès que même les menaces environnementales à l'échelle planétaire peuvent être traitées par la coopération mondiale. Alors que nous entrons dans une nouvelle ère d'activité spatiale, le même type de prévoyance et de coordination internationale sera nécessaire pour éviter les effets néfastes sur la couche d'ozone – l'un des boucliers naturels les plus vitaux de la Terre.
