Station spatiale Tiangong-1 : la délicate question du retour sur Terre

Deux questions en fait : quand et où 12
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Crédits : Cylonphoto/iStock
Nouvelle Techno
Sébastien Gavois

La station spatiale chinoise Tiangong-1 descend vers la Terre et son entrée dans l'atmosphère pourrait se faire de manière non contrôlée en 2017. Les conséquences pourraient alors être fâcheuses si des débris tombaient dans des zones habitées. Pour autant, il convient de relativiser.

Tiangong-1 est la première station spatiale chinoise. Elle a été lancée en 2011 et elle orbite autour de la Terre depuis quasiment 5 ans. Depuis plusieurs mois maintenant, des observateurs indiquent que la Chine aurait perdu le contrôle de son module, sans que cela soit confirmé officiellement. Lors d'une conférence de presse, Wu Ping, la directrice adjointe du bureau de l'ingénierie spatiale habitée de l'agence spatiale chinoise, revient sur ce dossier, comme le rapportent nos confrères de l'agence de presse chinoise Xinhua.

La station chinoise Tiangong-1 est-elle hors de contrôle ?

Elle explique que la station est actuellement intacte et orbite à une hauteur moyenne de 370 km. Tiangong-1 est en train de descendre doucement et devrait retomber dans l'atmosphère terrestre durant la seconde moitié de l'année prochaine, sans plus de précision. Elle mesure 12 m de long, 3,3 m de diamètre et pèse 8,5 tonnes.

Wu Ping reste en effet vague sur le sujet et explique simplement que « selon nos calculs et analyses, la majeure partie du laboratoire spatial brûlera durant sa chute ». La responsable ajoute qu'il est peu probable que cela engendre des dégâts au sol, sans pour autant exclure complètement ce risque donc.

Cette présentation des faits laisse penser que l'agence spatiale chinoise ne maitrise plus son engin, sinon elle aurait pu annoncer avec bien plus de précision la date et le lieu de la chute. C'est du moins la conclusion à laquelle arrivent plusieurs de nos confrères, dont Space.com par exemple. Que la station soit ou non sous contrôle, il convient d'être prudent et d'estimer avec prudence les risques.

Désorbiter un satellite pour le détruire, une manœuvre courante

Régulièrement, les agences spatiales du monde entier utilisent la rentrée dans l'atmosphère afin de détruire un vaisseau spatial qui a rempli sa mission et dont elles n'ont plus besoin. Cela permet d'éviter de générer plus de débris spatiaux que nécessaire et d'encombrer ainsi les orbites. Cette manœuvre a notamment été utilisée par l'Agence Spatiale Européenne (ESA) pour ses vaisseaux cargos ATV (Automated Transfer Vehicule), ainsi que par les Russes pour détruire la station Mir pour ne citer que ces deux exemples. 

Lorsque la descente est contrôlée, les agences spatiales placent les vaisseaux « sur une trajectoire interceptant les couches denses de l’atmosphère au-dessus d’une zone sans risque, telle que le Pacifique Sud, loin des îles habitées et du trafic aérien ou maritime » explique le CNES. Problème, « pour les épaves, comme les derniers étages de lanceurs ou de gros satellites hors de contrôle, ce n’est pas possible ».

Désorbitation
Crédits : CNES - Stratégie de rentrée contrôlée de l'ATV et sa tache au sol pour les débris spatiaux

Quels sont les risques pour les épaves de l'espace ?

Lorsque les débrits tombent dans l'océan, loin des routes maritimes et des lignes du trafic aérien, les risques sont quasi-inexistants. Le problème, c'est que la zone de chute est relativement grande, ce qui implique qu'il est impossible d'écarter tout danger. Dans le cas de la station russe Mir par exemple, elle prenait la forme d'un ovale de 5 000 à 6 000 km de long sur environ 200 km de large.

Le CNES explique que, « lors de rentrée dans l'atmosphère, l'objet va être soumis à des contraintes thermomécaniques très importantes qui vont le fragmenter en plusieurs morceaux ». L'agence ajoute que ces derniers vont suivre le même traitement en traversant des couches atmosphériques de plus en plus denses. Au final, « un certain nombre de débris brûleront littéralement et n’arriveront jamais au sol, tandis que des composants conçus pour résister à des fortes contraintes de température et de pression (e.g. Chambres de combustion, réservoir d’ergols …) pourront arriver au sol ». Les débris restants peuvent donc occasionner de sérieux dégâts s'ils tombaient dans une zone habitée à toute vitesse.

Lors de la chute contrôlée de la station Mir par exemple (124 tonnes), jusqu'à 1 500 débris pour un poids total de près d'une vingtaine de tonnes étaient attendus. Selon les spécialistes, certains auraient pu peser jusqu'à 700 kg.

Déjà plusieurs chutes non contrôlées, mais aucune victime de débris spatiaux

Pour les épaves et les vaisseaux qui ne répondent plus, la zone des débris ne peut pas être contrôlée, mais pire encore il est difficile de la calculer avec précision : « nous estimons à 10 % l’erreur relative d’estimation de la date de rentrée non contrôlée d’un engin spatial ». Ces incertitudes viennent principalement de la méconnaissance de l'activité solaire et des erreurs de modélisation explique le CNES. « En termes pratiques, une erreur d’estimation de 10 % se traduit par une trace au sol de 40 000 km, dix heures avant la date de rentrée » ajoute le centre spatial.

Quoi qu'il en soit, des débris de certains vaisseaux sont déjà revenus sur la terre ferme. C'est notamment le cas de morceaux de la station Saliout 7 (près de 20 tonnes) qui étaient tombés en Amérique du Sud en 1991.  On peut également citer le cas du cargo russe Progress M-27M (7,3 tonnes) victime d'un accident lors de son lancement. Après une phase d'incertitude qui a donné lieu à de nombreuses spéculations sur son point de chute, il est finalement revenu sur Terre le 8 mai 2015 au-dessus de l'océan Pacifique. Toujours dans les retours non contrôlés, notons le cas du satellite UARS de la NASA en 2011. Il est lui aussi revenu au-dessus de l'océan Pacifique, mais l'incertitude était de mise quant à la zone où les débris allaient tomber.

Bref, ce n'est pas la première fois qu'un engin spatial plane au-dessus de nos têtes en se demandant quand il tombera exactement. En 2011, Fernand Alby, responsable des activités débris spatiaux au CNES se voulait rassurant en évoquant le cas de UARS (ces paroles sont probablement encore valables aujourd'hui) : « jusqu'ici, aucune victime ni même aucun dégât lié à la chute de ce type de débris n'ont été signalés, et ce, alors qu'au moins un satellite ou un étage de fusée retombe sur Terre chaque semaine ».

Dans tous les cas, le CNES rappelle que, « pour le moment, on ne décompte aucune victime à cause de l’impact d’un débris spatial. La probabilité qu’un individu soit impacté par un débris spatial est estimée à une sur mille milliards. Comparativement, la probabilité d’être impacté par la foudre est estimée à un sur un million ».

Qu'en est-il pour Tiangong-1 ?

Nos confrères du Gardian ont pu s'entretenir avec Jonathan McDowell, un astrophysicien renommé de l'Université de Harvard. Il confirme si besoin la difficulté de calculer avec précision la zone d'impact des débris lorsqu'un vaisseau spatial est hors de contrôle.

Selon lui, il sera quasi impossible de savoir précisément quand il tombera sur Terre, ne serait-ce que quelques jours ou 6-7 heures avant sa chute. Et « ne pas savoir quand il va tomber signifie aussi ne pas savoir où il va tomber ». Il ajoute qu'un léger changement dans les conditions atmosphériques peut le pousser « d'un continent à un autre ».

Pour le moment, la perte de contrôle de la station chinoise n'a pas encore été annoncée clairement par les officiels, « la Chine continuera à surveiller Tiangong-1 et renforcera l'alerte précoce en cas de collision possible avec des objets. Si nécessaire, la Chine publiera des prévisions concernant sa chute et les rapportera à la communauté internationale » explique l'agence de presse Xinhu qui cite Wu Ping. En attendant il est toujours possible de suivre la trajectoire de la station chinoise sur le site N2Yo :

Inutile de céder à la panique pour le moment

Pour résumer, le risque zéro n'existe pas, que ce soit avec Tiangong-1 ou un autre objet spatial, mais il n'existe de toute façon jamais. D'autant plus lorsqu'il s'agit de désorbiter un satellite afin qu'il brûle dans l'atmosphère avant que des débris de la taille d'une petite voiture finissent par retomber sur la Terre. Comme le font dans la mesure du possible les agences spatiales, il est par contre possible de réduire le risque de manière importante.

Pour rappel, la superficie de notre planète est composée à près de 70 % d'eau, ce qui laisse statistiquement plus de chance aux débris de tomber dans l'eau que sur Terre. Et même si c'était le cas, il faudrait encore que ce soit au-dessus d'une zone habitée et pas d'un désert par exemple.

Et si l'on ramène cela à la France – qui ne représente qu'un peu moins de 0,5 % de la surface du globe –, les chances sont évidemment bien plus faibles. Et encore, ce scénario suppose que les Chinois n'arriveront pas à reprendre le contrôle de leur station spatiale d'ici à ce qu'il rentre dans l'atmosphère.

Tiangong-2 est déjà dans l'espace pour prendre la relève

Dans tous les cas, cette perte ne sera pas un drame pour la Chine puisque personne n'est à bord du satellite et qu'il est en fin de vie depuis déjà quelques mois déjà (son désorbitage était prévu entre 2017 et 2018). Pour rappel, il a eu la visite de deux missions habitées et il a « accompli complètement sa mission historique » pour Wu Ping. 

De plus, il y a quelques jours à peine, la Chine a envoyé Tiangong-2 dans l'espace, depuis son site de Jiuquan. Il est équipé de divers instruments scientifiques, dont Cardiospace qui est le fruit d'une collaboration avec le CNES. Le but est « d’étudier l’adaptation du système cardiovasculaire lors des vols spatiaux habités ».

En octobre, des astronautes se rendront sur place afin de mener des expériences pendant un mois, contre une douzaine de jours dans la station Tiangong-1. Cette dernière était d'ailleurs plus un test technique qu'un véritable laboratoire pensé pour mener des expériences.

Dans tous les cas, la Chine ne compte pas s'arrêter là et ambitionne de lancer une station spatiale composée de modules en 2022, à l'image de la Station Spatiale Internationale (ISS). 


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