Approches multicritères pour le traitement des débris spatiaux

Overview & Synopsis

Les débris spatiaux constituent une menace pour l'exploration et l'exploitation de l'espace. Leur nombre ne cesse d'augmenter et continuera à grandir même si on arrête toute activité spatiale, augmentant ainsi la probabilité d'entrer en collision avec un satellite actif. Le retrait des débris s'avère le seul moyen de protéger ces satellites. Le nombre des débris spatiaux étant très élevé, il convient préalablement de repérer les plus dangereux. Dans la première partie de la thèse, nous avons élaboré une approche multicritère afin de classer les débris selon leur degré de priorité d'enlèvement. Les débris de la classe la plus prioritaire, feront l'objet d'une mission spatiale de retrait de débris. La planification d'une telle mission est étudiée dans la deuxième partie de la thèse. Elle doit être réalisée en minimisant deux critères : le coût de la mission ainsi que la durée nécessaire pour traiter tous les débris. La navette se déplace d'une orbite à une autre, traite les débris un par un puis retourne à son orbite initiale. Etant donné que le transfert entre deux orbites de débris peut être effectué de multiples façons, chacune correspondant à un compromis possible entre la durée et le coût de transfert, et que ces coûts et durées dépendent des moments de départ et d'arrivée sur les orbites, l'ensemble des solutions réalisables est défini sur un multigraphe dynamique orienté. Un tour dans un tel graphe définit un scénario de mission possible. Il s'agit de trouver l'ensemble des tours non dominés dans un tel multigraphe. Ceci revient à résoudre un problème de voyageur de commerce biobjectif et dépendant du temps. Nous avons développé un algorithme basé sur la technique de séparation et évaluation pour restituer l'ensemble de ces tours. L'optimisation de l'algorithme est faite sur deux niveaux : - On limite le nombre des transferts possibles entre deux orbites en évitant de calculer le coût pour les transferts qui s'avéreraient dominés. - Des règles de dominance sont utilisées pour couper certaines branches de l'arborescence de recherche qui ne mèneront pas à des solutions efficaces. Des résultats expérimentaux illustrent l'efficacité de la procédure.