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  1. Quand une photo de fusée au décollage avec des gros plans sur les moteurs est publiée, la pollution engendrée et l'empreinte carbone associée est souvent mise sur le tapis. La notion de pollution est ici assez vague et ne veut pas dire grand chose, ce qui rend la réponse compliquée si on ne sait pas de quoi ça parle. Photo du lancement de Ariane 5 VA250 le 26 Novembre 2019 Crédits Image : Trevor Mahlmann Tout d'abord, les pollutions mentionnées peuvent être de plusieurs types : - débris spatiaux (on en parle dans cet article) - déchets dans un endroit où ils ne devraient pas être (les étages qui retombent en mer) - pollution atmosphérique Le présent article traite de ce dernier point. Les carburants Là aussi il n'y a pas de réponse unique. Les constructeurs de fusées conçoivent des moteurs utilisant des carburants différents selon les besoins, et dont les rejets sont donc difficilement comparables. Nous avons : Les fusées à Hydrogène/Oxygène qui rejettent de l'eau (vapeur d'eau) (exemple, la Delta IV Heavy). En général ce carburant est utilisé par ceux qui défendent les fusées et leur impact environnemental. Cependant, ce n'est pas le seul carburant qui existe et cet argument peut être utilisé à tort. Les fusées à RP1/Oxygène. Le RP1 est du kérosène raffiné qui est lui même du diesel raffiné (on a affaire à des molécules comprenant entre 10 et 12 atomes de carbone). Grosso modo on enlève du soufre, on optimise les moteurs bien mieux que pour une voiture (Volkswagen on vous voit). ça émet quand même du CO2 et des particules (CO, NOx, HC) mais proportionnellement moins que la voiture de Monsieur- tout- le-monde (surtout pour les particules soufrées vu qu'on en retire un maximum). Les fusées Soyuz et les Falcon 9/Heavy de SpaceX fonctionnent au RP1. Les fusées à carburant dits hypergoliques (diméthylhydrazine asymétrique (UDMH) et peroxyde d'azote pour les termes techniques). Ce sont des produits très cancérigènes. Les molécules ne contiennent pas beaucoup de carbone donc les émissions de CO2 ne sont pas très élevées. La fusée Proton ou la capsule Crew Dragon utilisent ce carburant. Les boosters à poudre (carburant solide). Ici c'est du perchlorate d'ammonium, de l'aluminium et du polybutadiène. Comme pour le cas précédent, il n'y a pas énormément de carbone dans ces molécules. Les autres produits de combustion étant de l'acide chlorhydrique et de l'alumine. La fusée Vega utilise ce type de carburant. Les futures fusées utiliseront du méthane et de l'oxygène. Ici on émet de l'eau et du CO2 (moins de CO2 que pour le RP1 cependant). Enfin, certaines fusées utilisent une combinaison de ces moteurs comme la navette spatiale ou Ariane 5 (voir image) qui ont des boosters à poudre et un étage principal à l'hydrogène. On a aussi des cas ou l'étage supérieur à un carburant différent du premier. Donc évidemment, cela reste de la combustion et donc dans la plupart des cas (quand du carbone est impliqué dans la réaction chimique) cela rejette du CO2 ; remettons donc cela en contexte. Comparaison à d'autres secteurs Maintenant que nous avons vu quels sont les carburants et leurs impacts, il faut voir l'impact du secteur dans les émissions humaines. Ici on s'intéresse au changement climatique, et donc aux émissions de CO2 (à noter que les émissions de vapeur d'eau, bien qu'un gaz à effet de serre, ne sont pas impactantes car la durée du surplus dans l'atmosphère est court). Supposons le cas le plus défavorable : toutes les fusées fonctionnent au RP1. En 2019 il y a eu 105 lancements. La majorité sont des lanceurs qui pèsent entre 300 et 500 tonnes (Soyuz, Long March 3B, Falcon 9) mais il y a également des lanceurs comme Electron qui font 12.5 tonnes (qui a été tirée 6 fois). Une fusée de 335 tonnes comme l'Atlas V emporte 284 tonnes de carburant dans son premier étage. La proportion entre l'Oxygène et le RP1 étant de 2,5:1, ça nous donne environ 80 tonnes de RP1. Pour comparaison, un avion moyen courrier type A320/737 emporte environ 18 tonnes de carburant. Pour une fusée comme Falcon 9 Block 5, on a 418,7 tonnes de carburant soit 119,6 tonnes de RP1 soit l'équivalent d'un peu moins d'une dizaine de Boeing 737 en quantité de kérosène. Si on considère donc que les 105 fusées lancées en 2019 étaient toutes des Falcon 9, cela correspond à la consommation de carburant d'à peu près 1000 vols moyen courriers. Or, il y a 6000 Boeing 737 en service, ces avions font tous plusieurs vols par jour, et cela ne représente qu'une partie du trafic aérien mondial. L'impact en CO2 des lancements de fusées annuels est alors totalement négligeable devant le bilan carbone de l'aviation en un jour ! Par ailleurs, les transports ne représentent "que" 14% des émissions totales équivalent CO2 (PRG à 100 ans). Dans lesquels il faut compter avions, camions, navires et voitures (pour rappel, le parc mondial automobile émet trois fois plus que le parc mondial de l'aviation). Exemple d'étude Aux USA, la FAA (la Federal Aviation Administration) a publié une étude (disponible ici) de 200 pages sur l'impact environnemental du test d'abandon en vol de la capsule Crew Dragon qui a eu lieu le 19 Janvier 2020 (donc RP1 comme carburant pour le premier étage et carburant hypergolique pour la capsule). Y sont abordés : l'impact sur la qualité de l'air mais également l'impact sonore, l'impact sur l'eau, sur la faune et la flore ... Concernant l'impact atmosphérique, plusieurs gaz sont étudiés (ozone, monoxyde de carbone, dioxyde de carbone). La FAA indique : Concernant l'impact sur le climat, la FAA indique : Pour conclure, oui, une seule fusée émet beaucoup plus qu'une voiture, mais il y a tellement moins de vols par an que de voitures en circulation dans le monde que les ordres de grandeur des parcs de moyens de transport dans leurs ensemble placent les fusées à un niveau insignifiant en terme de pollution. A noter que pour rappel, on a pris un cas défavorable dans l'article où toutes les fusées utilisent du RP1, ce qui n'est pas le cas dans la réalité. Sources : Pour les différents carburant Pour les fusées Atlas et Delta IV Heavy : ULA | United Launch Alliance WWW.ULALAUNCH.COM Pour les fusées Falcon : https://www.spacex.com/falcon9 La masse de carburant dans une Falcon 9 : SpaceX Falcon 9 v1.2 Data Sheet WWW.SPACELAUNCHREPORT.COM Les lancements de 2019 : Les lancements orbitaux en 2019 REVES-D-ESPACE.COM Au total : 102 lancements dont 5 échecs A mi-année, les Etats-Unis étaient en tête, de 2 lancements devant la Chine (lancements étatiques et... 2019 en astronautique — Wikipédia FR.WIKIPEDIA.ORG Répartition des gaz à effet de serre par secteur économique (p.47) : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/SYR_AR5_FINAL_full.pdf
  2. Mercredi dernier, le 29 Janvier, deux satellites se sont croisés à quelques dizaines de mètres de distance à peine, ce qui a réveillé une fois de plus l'opinion publique sur le thème de la pollution spatiale. Le syndrome de Kessler, comme on l'appelle, se réfère à l'éventualité future d'une zone orbitale devenue surchargée par les débris et les satellites, à tel point que les collisions seraient bien trop fréquentes pour avoir une utilisation correcte des satellites. Cette problématique, imaginée initialement par Donald Kessler en 1978, alors consultant à la NASA, est notamment abordée dans le film Gravity. La station spatiale internationale démolie par un violent impact de débris dans le film Gravity de Alfonso Cuarón (2013) Aujourd'hui on compte à peu près 2000 satellites en orbite autour de la Terre, depuis Vanguard 1, lancé en 1958, qui demeure le plus vieux satellite encore en orbite à ce jour. Ce nombre est croissant depuis le début de l'exploration spatiale, et ne fait qu’accélérer avec la commercialisation de l'espace (satellites de télécommunications entre autres) et sa démocratisation (l'accès à l'espace est désormais maîtrisé par de nombreux pays émergents). Dernièrement, le sujet est revenu en force sur la table avec les projets de méga-constellations de satellites comme Starlink ou encore OneWeb. On distingue deux problématiques principales dans la vision du grand public : le risque de collision d'une part, et le simple fait de polluer d'autre part. L'éthique et la pollution Dans l'opinion publique, "polluer est mal". Ceci n'est pas particulier à l'espace cependant ; en effet, à l'époque de l'urgence climatique la pollution représente une bête à abattre. Pour rappel, l'urgence climatique, ce sont les gaz à effet de serre qui provoquent le réchauffement global, pas le plastique ou autre déchet. Jeter un plastique dans la nature, ce n'est pas ça qui est entrain de causer la 6ème extinction de masse ; évidemment cela n'a aucunement vocation à cautionner la pollution plastique, bien au contraire, mais de rappeler que la pollution est un problème purement éthique : "on laisse un endroit dans l'état dans lequel on l'a trouvé". Si la pollution sur Terre a évidemment des conséquences (micro-plastiques, etc...) dans l'espace elle n'en a pas, le seul impact d'un débris est le risque de collision avec celui-ci. Il est alors important de rappeler que la pollution dans l'espace et sur les autres planètes (les débris d’atterrisseurs sur Mars ou les sacs de déchet sur la Lune) ne sont en aucun cas comparables avec la pollution Terrestre, en termes de quantité comme en termes de conséquences. De plus dans l'espace, la pollution est inévitable. Si sur Terre on peut créer des matériaux organiques et biodégradables, c'est impossible dans l'espace. Pour comprendre cela il faut bien saisir que ce sont des micros organismes (les décomposeurs) qui dégradent ces déchets et réinsèrent leurs éléments dans les cycles de la biodiversité (le compost par exemple qui sert de nutriments aux plantes et ainsi de suite). Dans l'espace, sur la Lune et autres planètes, en l'absence de forme de vie c'est radicalement différent. Sur la Lune, une montagne de déchets alimentaires ne fera jamais du compost ; et n'importe quel déchet, aussi naturel soit-il, sera aussi peu dégradable qu'une bouteille en plastique. On comprends alors que le problème, qui est important néanmoins, c'est l'éthique. Cependant aucune solution ne se présente ; ramener les débris et déchets sur Terre ? Déjà qu'il est très difficile de ramener des échantillons scientifiques de la Lune (et impossible à l'heure actuelle depuis Mars), cela veut dire donc qu'on rajoute encore plus de déchets non-recyclables sur Terre. Enfin pour conclure ce paragraphe il faut bien visualiser que si l'on a un 6ème continent de plastique sur terre, les déchets et débris humains sur la Lune et Mars se chiffrent en quelques dizaines de kilos, et ceci à l'échelle d'une planète entièrement vierge de toute présence humaine. Dans l'opinion publique cela reflète ce qu'on pourrait presque appeler une psychose. On a été tellement traumatisé par la pollution terrestre qu'on ne supporte plus le moindre déchet. On peut comparer cela à quelqu'un qui aurait été traumatisé par un tour de voltige en avion, et qui aurait désormais peur de monter sur un petit muret. Pollution orbitale et collision On a vu que la pollution extra-terrestre n'était pas du tout comparable à la pollution terrestre, surtout en terme de quantité. C'est la même chose pour la pollution orbitale, et pour cela il est bon d'établir quelques chiffres. On l'a rappelé en début d'article, on compte aujourd'hui à peu près 2000 satellites au total, dont 1500 en orbite basse, la zone la plus dense du domaine orbital (et donc avec le plus haut risque de collision). Les débris quand à eux se chiffrent en dizaines de milliers (26000 catalogués selon le CNES), ils résultent pour la plupart d'explosion de satellites ou de fusées. Ces chiffres peuvent paraître énormes, effectivement, cependant il faut les ramener à un domaine gigantesque : tout ce monde est répartit sur plusieurs centaines voir milliers et dizaines de milliers de kilomètres en altitude, et sur une surface forcément plus grande que la surface de la Terre. De ce fait, chaque objet en orbite est au moins séparé de l'objet le plus proche par plusieurs dizaines ou centaines de kilomètres. De cela on en tire une probabilité très faible de collision (5%, estimation haute, selon le CNES). La toute première collision de l'histoire s'est produite en 1996 entre un satellite français (Satellite Cerise) et un débris d'une ancienne Ariane 1 de 1986. On a compté depuis lors moins d'une dizaine de collisions. Selon un rapport de la NASA en 2009 (disponible ici), on comptabilisait alors seulement 4 collisions sur des satellites depuis 1996 (depuis on n'a pas dépassé la dizaine). Dans ce chiffre est compté la collision de 2009 entre le satellite américain Iridium 33 lancé en 1997 et le satellite militaire russe Kosmos 2251 lancé en 1993, collision qui reste la seule entre deux satellites à ce jour. Les risques de collisions sont fréquents (avec une incertitude de plusieurs dizaines de kilomètres en général). Pour ne prendre aucun risque, ces éventualités (très rares) sont très bien anticipées et les satellites présentant un risque sont déviés (si c'est possible) le temps d'esquiver avec assurance l'autre satellite impliqué. Visibilité médiatique et opinion publique Si l'opinion publique est active sur cette problématique, c'est évidemment parce que le sujet est très présent dans les médias (comme les astéroïdes, à tort), et ceci est normal à l'heure ou les agences spatiales comme l'ESA commencent à travailler sur des projets de nettoyage des débris spatiaux. Cependant, il faut bien replacer cela dans le contexte : on peut voir des gens dire sur les réseaux sociaux des choses comme "il est grand temps de nettoyer l'espace !" ; il n'en est rien. Il n'y a aucune urgence à l'heure actuelle de nettoyer l'espace de ses débris, et ceci est encore moins comparable à l'urgence présente sur Terre. Si des projets de nettoyage commencent à voir le jour, et si la communication sur le syndrome de Kessler est très active, c'est justement que les agences spatiales ont très bien anticipé le problème (depuis 1978 rappelez-vous). La volonté est de ne pas attendre qu'il y ait urgence justement (erreur qu'on a fait par exemple avec la pollution terrestre). La chose a retenir est donc ne de pas paniquer, l'association entre la pollution spatiale et terrestre est tentante, mais demeure un biais. On a beau utiliser le même mot pour désigner les phénomènes, ce n'est pas comparable, en tout point. L'erreur qui est faite c'est que le sujet est présenté sans remise en contexte : on est à l'heure actuelle dans un contexte de prévention, et non d'urgence. POUR EN SAVOIR PLUS : Ceux qui veulent aller plus loin peuvent aller voir les ressources suivantes : Un thread Twitter parlant de la pollution spatiale : Thread by @astrono_mots: Quand on parle de #débrisspatiaux, on tombe presque inévitablement dans deux biais cognitifs, à cause notamment de ce genre d'images. Premie… TINYURL.COM Thread by @astrono_mots: Quand on parle de #débrisspatiaux, on tombe presque inévitablement dans deux biais cognitifs, à cause notamment de cmages. Premier biais cognitif : L'impression (fausse) de voir un... La vidéo de Florence Porcel : La pollution spatiale est-elle vraiment préoccupante? 5 infos sur les débris spatiaux-Spatialiste#41 TINYURL.COM Florence va vous parler de ce qui nous tourne littéralement autour en permanence: les débris spatiaux ! Cliquez-ici pour vous abonner : http://bit.ly/substri... Une autre analyse de la NASA de 2015 : https://tinyurl.com/tkr96wj
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