Risques au Sol

Lorsqu’on le peut, comme pour la station Mir, le cargo européen ATV ou ses homologues russes Progress, pour se débarrasser des gros objets sur orbite, on les manoeuvre afin de les placer 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. Pour les épaves, comme les derniers étages de lanceurs ou de gros satellites hors de contrôle, ce n’est pas possible.

Figure 1

Rentrée Contrôlé de l’ATV au-dessus du Pacifique

(Image d'Artiste)

Généralement nous estimons à 10% l’erreur relative d’estimation de la date de rentrée non contrôlé d’un engin spatial. 

Cette incertitude est due principalement à :

  • La méconnaissance de l’activité solaire
  • Les erreurs de modélisation de la haute atmosphère
  • Les erreurs de modélisation de l’attitude de l’objet rentrant, qui est suivant considéré comme ayant une géométrie sphérique

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.  

Lors de la rentrée atmosphérique d’un engin spatial, ce dernier va être soumis à des contraintes thermomécaniques très importantes. Ces contraintes vont générer la fragmentation, et éventuellement l’explosion de l’objet rentrant.

Une fois que l’objet rentrant a été fragmenté, générant un nombre plus ou moins important de fragments, ces deniers vont suivre à leur tour des contraintes thermomécaniques importantes compte tenu que les fragments vont traverser des couches atmosphériques de plus en plus denses.

Un certain nombre de ces fragments bruleront littéralement en 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.     

Figure 2

Réservoir pressurisé retombé en Afrique du sud  (Source : Argus/Enver Essop)

Si l’objet rentrant a une quantité suffisante d’énergie, on pourra réaliser une rentrée contrôlée par la réalisation d’un ensemble de poussés permettant la rentrée de ce dernier dans une région géographique choisie à l’avance. En plus, dans  le cas d’une rentrée contrôlé, l’attitude au début de la phase de rentrée est maîtrisé ce qui permet une meilleure estimation de la « tache au sol » ou de la région géographique où les fragments de l’objet rentrant retomberont (cf. Fig. 3).

 Figure 3

Stratégie de rentrée contrôlée de l’ATV (Automated Transfer Vehicule) et Tache au Sol

Dans le cas d’une rentrée non contrôlé, l’estimation correcte de la « tache au sol » dévient encore plus compliqué car l’objet rentrant est mal connu ainsi que l’incertitude sur la date effective de rentrée n’est pas négligeable.

Pour le moment, on ne décompte aucune victime à cause de l’impact d’un débris spatiaux. La probabilité qu’un individu soit impacté par un débris spatial est estimée à 1 sur mille milliards. Comparativement, la probabilité d’être impacté par la foudre est estimée à 1 sur un million.

Rentrée Contrôlé et Fragmentation de l’ATV « Jules Verne » (Source: NASA – AMES)