Chaque jour, environ trois gros fragments de satellites désaffectés et d'étages de fusée usagés effectuent leur retour dans l'atmosphère terrestre. Leur trajectoire finale et leur comportement durant la descente demeurent cependant très difficiles à anticiper, ce qui génère des risques permanents pour la sécurité aérienne et les populations.
Pour répondre à cette problématique, une approche originale a été élaborée par des chercheurs de l'Université Johns Hopkins et de l'Imperial College London. Elle repose sur l'utilisation de capteurs sismiques pour traquer les ondes de choc produites par ces objets: le 'bang' supersonique lors de la traversé de l'atmosphère et le choc final au sol. Une méthode susceptible de fournir des informations en temps réel sur la localisation des fragments.
Les débris d'un Starship déchirent le ciel
Cette nouvelle technique a été expérimentée sur le module orbital de la mission Shenzhou 17, tombé en avril 2024. L'analyse des données issues de 127 capteurs sismiques situés en Californie a permis de reconstituer sa trajectoire, laquelle s'est finalement écartée d'environ 40 kilomètres des prévisions initiales.
D'après les scientifiques, cette méthode ne permet pas de déterminer le point d'impact exact, mais elle raccourcit considérablement le temps requis pour localiser les fragments au sol. Cette rapidité facilite la récupération de débris potentiellement toxiques, limitant de fait les dangers pour l'environnement et la santé publique.
L'intégration future de capteurs acoustiques pourrait encore élargir les capacités de cette surveillance. Ces dispositifs, capables de détecter les sons sur de vastes distances, permettraient de suivre les rentrées même au-dessus des océans, où les données radar sont peu nombreuses.
Un incident survenu en novembre 2022 a illustré les limites des systèmes actuels. À cette date, des portions d'espace aérien en Espagne et en France ont dû être fermées en raison du passage d'un gros élément de fusée chinoise, causant d'importants retards de vols et des coûts substantiels. Cet épisode a mis en évidence le besoin de disposer d'outils de suivi plus performants.
Cette avancée, dont les résultats sont publiés dans la revue Science, permet de mieux appréhender la manière dont les satellites se désintègrent lors de leur retour. Elle aide à mieux cerner les risques pour les biens et les personnes, tout en ouvrant la voie à une gestion plus efficace de l'espace.
Les ondes de choc et leur détection par les capteurs sismiques
Les ondes de choc, ou sons supersoniques, sont produites lorsqu'un objet dépasse la vitesse du son dans l'air. Ces vibrations se propagent à travers l'atmosphère et peuvent être captées par des réseaux de capteurs sismiques dispersés sur le globe.
Ces capteurs, initialement conçus pour détecter les tremblements de terre, enregistrent les mouvements du sol avec une grande précision. Ils sont sensibles aux variations causées par des événements comme les explosions ou le passage d'objets rapides, transformant ces vibrations en signaux électriques.
Lorsqu'un débris spatial entre dans l'atmosphère à haute vitesse, il génère une onde de choc qui voyage sur des centaines de kilomètres. En analysant le temps d'arrivée de ces signaux sur différents capteurs, les chercheurs peuvent calculer la trajectoire et la vitesse de l'objet.
Cette technique permet une surveillance en temps réel sans dépendre uniquement des radars, offrant une couverture plus large et des données accessibles rapidement pour améliorer la sécurité.