L'industrie spatiale internationale est sur une trajectoire de croissance, mais de nouvelles recherches montrent qu'une augmentation rapide des lancements de fusées endommageait la couche d'ozone.
Plusieurs centaines de fusées sont lancées à l'échelle mondiale chaque année par un mélange d'entreprises commerciales et de programmes spatiaux de l'État-nation. Ceux-ci ont lieu dans environ 20 sites, presque tous dans l'hémisphère nord, avec les taux de lancement les plus prolifiques actuellement des États-Unis, de la Chine, de la Nouvelle-Zélande et de la Russie.
Nos dernières recherches, publiées dans Climat du NPJ et science atmosphériqueexplore le point de basculement lors du lancement de plus de fusées commencera à causer des problèmes. Nos résultats montrent qu'une fois que les tarifs atteignent 2 000 lancements par an – environ une augmentation de 10 fois l'année dernière – la guérison actuelle de la couche d'ozone ralentit.
Nous soutenons qu'avec soin, nous pouvons éviter cet avenir. Les avantages économiques de la croissance de l'industrie peuvent être réalisés, mais il faudra un effort de collaboration.
Rocket lance mince la couche d'ozone
La couche d'ozone protège la vie sur Terre des rayons ultraviolets solaires nocifs (UV). Il guérit lentement des effets des chlorofluorocarbures et d'autres produits chimiques dommageables émis au siècle dernier, grâce aux accords coopératifs mondiaux dans le cadre du protocole de Montréal.
Les gaz et les particules émises par les roquettes se heurtent à travers l'atmosphère sont connus pour éclaircir la couche d'ozone. Jusqu'à présent, ils ne provoquent pas une déplétion appréciable de l'ozone, car relativement peu de lancements ont lieu chaque année.
Cependant, les lancements augmentent régulièrement. En 2019, il y a eu 102 lancements. D'ici 2024, cela est passé à 258 dans le monde. Il devrait y avoir encore plus en 2025. Dans plusieurs sites dans le monde, l'industrie du lancement projette des niveaux impressionnants de croissance future.
Pour les lancements basés sur les États-Unis, une augmentation du nombre de trois fusées lancées en 2023 est attendue dès 2028.
Un moteur de cette croissance est l'effort de construction de constellations satellites à des dizaines de milliers d'unités, positionnées faibles sur l'orbite de la Terre. Ceux-ci nécessitent de nombreux lancements pour créer et se produire dans plusieurs pays, gérés par un certain nombre d'entreprises.
Une fois en place, ces constellations nécessitent des lancements en cours pour les garder fournis avec des satellites actifs.
Retard potentiel dans la récupération de l'ozone
Pour déterminer comment les lancements futurs pourraient affecter la couche d'ozone, nous avons d'abord construit une base de données de produits chimiques appauvrissants en ozone émis par les fusées actuellement utilisées. Nous avons ensuite alimenté cette base de données dans un modèle d'atmosphère et de climat de la Terre, et simulé la composition atmosphérique dans plusieurs scénarios de taux de lancements de roquettes plus élevés.
Nous avons constaté qu'avec environ 2 000 lancements dans le monde chaque année, la couche d'ozone s'amincit jusqu'à 3%. En raison du transport atmosphérique de produits chimiques émis par la fusée, nous avons vu les plus grandes pertes d'ozone au sujet de l'Antarctique, même si la plupart des lancements ont lieu dans l'hémisphère nord.
Heureusement, les pertes d'ozone sont petites. Nous ne nous attendons pas à voir des dommages catastrophiques aux humains ou aux écosystèmes. Cependant, les pertes sont importantes étant donné les efforts mondiaux en cours pour guérir la couche d'ozone. L'abondance mondiale de l'ozone est encore environ 2% inférieure à celle avant le début des pertes causées par les chlorofluorocarbures.
Les pertes futures d'ozone ne sont pas enfermées
En encourageant, nous n'avons trouvé aucune perte d'ozone significative dans un scénario de taux plus modestes d'environ 900 lancements par an. Cependant, c'est pour les types de fusées qui sont utilisées en ce moment dans le monde.
Nous nous concentrons sur les véhicules de lancement actuels car il est incertain lorsque les fusées nouvelles et massives actuellement en développement entreront à l'usage. Mais ces plus grandes roquettes nécessitent souvent beaucoup plus de carburant, ce qui crée plus d'émissions à chaque lancement.
Les choix de propulseur de fusée font une grande différence dans l'atmosphère. Nous avons trouvé que les carburants émettant des produits chimiques contenant du chlore ou des particules de carbone noir ont les effets les plus importants sur la couche d'ozone. La réduction de l'utilisation de ces carburants à mesure que les taux de lancement augmentent pour soutenir une récupération continue de la couche d'ozone.
La réintégration des vaisseaux spatiaux et des débris satellites peut également causer des dommages. Cependant, la communauté scientifique mondiale ne comprend pas encore complètement la chimie autour de la rentrée. Notre travail fournit un «plancher» réaliste pour le niveau de dommage le plus bas qui se produira.
Mais il est important de se rappeler que ces effets ne sont pas enfermés. Il est tout à fait possible de créer une industrie de lancement où nous évitons les effets nocifs, mais cela nécessiterait de réduire l'utilisation de carburants contenant du chlore, de minimiser les émissions de carbone noires par de nouvelles roquettes et de surveiller les émissions.
Il faudra de grands efforts et de l'enthousiasme de l'industrie et des régulateurs, travaillant avec des scientifiques. Mais cela doit commencer maintenant, pas une fois les dommages causés.
