Prévision des Rentrées Atmosphériques

Lorsqu’on le peut, pour se débarrasser des gros objets en orbite comme la station Mir, le cargo européen ATV ou ses homologues russes Progress, on les manœuvre 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. Ils représentent cependant un danger, car leurs structures ne seront pas totalement détruites lors de la rentrée dans l'atmosphère. C’est le cas en particulier de certains réservoirs ou des chambres de combustion des moteurs, conçus pour résister à de fortes chaleurs et de fortes pressions.
Les dates, et par conséquent la localisation de l’endroit géographique, où la rentrée aura lieu sont difficiles à modéliser. Ceci est du au fait que la densité atmosphérique évolue en fonction de l’activité solaire et qu'on ne connaît pas l’attitude exacte de l’objet, ni son mouvement. Ceci induit des incertitudes sur le coefficient balistique qui détermine l’importance du frottement atmosphérique. En évaluant ce coefficient avec une incertitude de 10%, nous obtenons une fenêtre de rentrée et donc une trace au sol.

Dix jours avant la rentrée, l’incertitude est d’une journée, dix heures avant, elle est d’une orbite, ce qui nous donne une trace au sol de 40000 km de long.

Figure 1 - Incertitude sur la trace au sol, pour un objet LEO, pour une estimation de date de rentrée faite quelques heures avant la date de rentrée effective

Une phase préalable à l’estimation « court terme » de la rentrée d’un objet spatial (i.e. de quelques jours à quelques heures à l’avance), consiste en l’analyse régulière des objets spatiaux qui sont susceptibles de rentrer sur terre dans les semaines ou mois à venir. Cette estimation, dite « moyen – long terme » permet d’anticiper l’évènement et d’analyser les caractéristiques des objets concernés (e.g. Nationalité de l’objet spatial, masse, …).

Figure 2
Prédiction de rentrée « Moyen – Long Terme » pour un objet spatial en orbite basse

La figure 2 présente en abscisses l'instant de calcul de la date de rentrée, et en ordonnées la date de rentrée prédite. Les cercles bleus représentent les dates de rentrée calculées, et les losanges gris l’incertitude autour de ces dates. Le trait rouge représente la date à laquelle cet objet est réellement rentré sur terre.