The Development of an Intelligent Health Monitoring System for Micrometeoroid and Space Debris Protection Systems and Spacecraft Structural Components

Le début des activités humaines dans l'espace, en 1957, a marqué aussi le début de la pollution graduelle de cet environnement avec des débris orbitaux (DO). Aujourd'hui, ce problème crée ce qui est appelé «l'impact à de très haute vitesse», un des principaux dangers pouvant se produire (impact a hyper vitesse) entre des débris orbitaux et un véhicule spatial ou satellite en cours de vol atour de l'orbite terrestre. À la suite de ces collisions plus de débris sont formés en basse orbite (région inférieure à 2000 km d'altitude) et un phénomène dit «collision potentielle en cascade» (également connu sous le nom de «syndrome de Kessler») peut survenir. La collision en cascade est mentionnée par plusieurs études de modélisation de l'environnement spatial effectuées par des agences spatiales comme la NASA ou l'ESA. Un autre type de danger qui peut conduire au même risque d'impact à une très grande vitesse dans l'espace sont les micrométéorites. Les micrométéorites et les débris spatiaux voyagent en orbite terrestre basse à des vitesses allant de 17 à 20 Km/s et 70 à 80 Km/s respectivement, et leur impact sur les véhicules spatiaux peut varier d'une dégradation des performances jusqu'à la perte totale de l'engin. Actuellement, il y a plus de 22000 morceaux de débris orbitaux qui sont suivis et répertoriés, et cela pour des objets avec des dimensions supérieures à 5 cm, pour lesquels la prévention des collisions est la seule option, et pour lesquelles aussi des dizaines de conjonctions d'avertissements sont émises quotidiennement par les centres d'opérations satellitaires. En revanche, Il y a plus de 500000 morceaux de débris orbitaux avec des dimensions inférieures à 5 cm représentant aussi un haut risque de collision pour les satellites qui sont en orbite basse. Le cas de l'impact de DO ayant des dimensions allant jusqu'à 5 mm pourrait créer une dégradation des fonctions opérationnelles d'un véhicule spatial. Les DO ayant des dimensions de 0,5 à 1 cm sont la principale menace pour les véhicules spatiaux en orbite basse et pour lesquels les solutions actuelles sont juste représentées par des systèmes de protection. Le maintien d'une structure sûre et saine de satellites ou de véhicules spatiaux et une meilleure compréhension de l'interaction des MMOD avec les systèmes spatiaux motive en effet la création d'un système de surveillance (Health Monitoring System) intégré afin de surveiller en temps réel ou en temps quasi réel la dégradation de la structure ou du système de protection.