Des chercheurs chinois conçoivent une membrane-filet réutilisable qui se replie pour capturer plusieurs débris spatiaux
Image à la une : [Diagramme du système de capture hybride membrane-filet montrant la séquence de déploiement ; crédit : Yu et al., Space : Science & Technology 2026]
Une équipe de chercheurs chinois a proposé une nouvelle approche à l’un des problèmes les plus tenaces du nettoyage des débris orbitaux : le coût élevé des systèmes de capture à usage unique. Leur conception, publiée dans la revue Space : Science & Technology, utilise des alliages à mémoire de forme intégrés dans une fine membrane qui peut se déployer, capturer un débris, puis se replier pour être réutilisée sur la cible suivante.
Ce concept répond à un obstacle économique fondamental. Lors de la mission RemoveDEBRIS en 2018, Airbus et le Surrey Space Centre ont démontré que les filets orbitaux peuvent capturer avec succès des débris, mais le filet était un système à usage unique. Une fois tiré, il ne pouvait être ni rétracté ni réutilisé, ce qui signifiait que chaque débris nécessitait sa propre mission dédiée, à un coût énorme.
La nouvelle conception chinoise, développée par les chercheurs Shuangqing Yu, Jinguo Liu et Pengyuan Zhao de l’Académie chinoise des sciences et de l’Université des sciences et technologies électroniques de Chine, intègre des fils en alliage à mémoire de forme dans une membrane flexible multicouche de seulement 10 microns d’épaisseur, soit approximativement l’épaisseur d’un film plastique.
Comment ça fonctionne
La séquence de capture commence lorsque le satellite chasseur identifie un débris et vole à ses côtés. Quatre projectiles, l’article les appelle « balles de masse », sont tirés à un angle de 30 degrés, chacun relié par un câble à un coin de la membrane pliée. Lorsque les câbles se tendent, la membrane multicouche se déploie et s’étend pour envelopper le débris.
Au contact, les fils en alliage à mémoire de forme maintiennent la forme enroulée de la membrane, retenant solidement le débris. Le satellite chasseur traîne ensuite le débris capturé via le câble vers une trajectoire de rentrée sécurisée où il se consume dans l’atmosphère.
L’innovation clé intervient après la libération : lorsqu’un courant est appliqué, les fils à mémoire de forme retrouvent leur forme pliée prédéfinie, ramenant la membrane dans son conteneur de stockage. Le chasseur peut alors passer à la cible suivante.
La membrane contient quatre couches : une couche électronique pour le commandement et le contrôle, une couche de batterie pour l’alimentation embarquée, les fils en alliage à mémoire de forme pour le déploiement et la rétraction, et une couche de filet métallique pour la résistance structurelle.
Résultats de simulation
L’étude est purement numérique à ce stade, niveau de maturité technologique 1-2, ce qui signifie que le concept a été validé par modélisation dynamique mais qu’aucun prototype physique ni test orbital n’a été réalisé. Les simulations utilisant la méthode multiparticules ont identifié 30 degrés comme angle de déploiement optimal depuis le chasseur, générant 3 374 newtons de force à 2 mètres de distance de déploiement.
Le système est conçu pour des débris de petite à moyenne taille de formes variées, y compris des objets en rotation et irréguliers. Il ne nécessite pas que la cible dispose d’interfaces d’amarrage ou soit coopérative, un avantage majeur par rapport aux approches par bras robotique.
Les chercheurs reconnaissent des limites importantes : la membrane doit résister à des forces importantes avec seulement 10 microns d’épaisseur, la simulation a omis la pression de radiation solaire et la traînée atmosphérique, et le comportement des alliages à mémoire de forme à grande échelle sous cyclage thermique dans l’espace n’a pas été entièrement caractérisé.
Le contexte plus large
L’économie de l’élimination des débris orbitaux est depuis longtemps le talon d’Achille du domaine. L’analyse coûts-bénéfices de la NASA montre que le retrait des 50 objets volumineux les plus préoccupants statistiquement procure environ 3 milliards de dollars de bénéfice en réduction de risques. Mais avec environ 40 000 objets catalogués en orbite et une congestion croissante due aux mégaconstellations, les coûts d’élimination par pièce doivent baisser considérablement pour que l’élimination active des débris devienne viable.
Le concept de membrane à mémoire de forme est à des années, voire des décennies, d’un déploiement orbital, mais il ouvre une voie de conception vers un avenir où un seul satellite chasseur pourrait traiter plusieurs débris en une seule mission. D’autres groupes chinois poursuivent des approches complémentaires ; une équipe de l’Université de Tianjin a récemment développé un bras robotique continu de type tentacule utilisant un alliage superélastique nickel-titane pour la capture fine de débris.
Traduit par Lydie