La fin d'un pionnier des ceintures de radiation

La Van Allen Probe A de NASA, un satellite de 590 kilogrammes qui a passé près de 14 ans à cartographier les dangereuses ceintures de radiation entourant la Terre, devrait s'écraser sur la planète le mardi 10 mars. La meilleure estimation actuelle de la Force spatiale américaine place la fenêtre de rentrée durant les premières heures de la matinée, bien que l'heure exacte et le lieu d'impact des débris ne puissent être prédits avec précision.

Le satellite a progressivement perdu de l'altitude depuis la désactivation de ses instruments en 2019, et son orbite s'est dégradée au point où la résistance atmosphérique va l'entraîner vers une fin en flammes. Bien qu'on s'attende à ce que la majeure partie du vaisseau spatial brûle lors de la rentrée atmosphérique, certains composants fabriqués à partir de matériaux résistants à la chaleur comme le titane et l'acier inoxydable pourraient survivre et atteindre la surface.

NASA a évalué le risque pour les personnes au sol comme extrêmement faible, notant que la grande majorité de la surface terrestre est constituée d'océans, de terres inhabitées ou de zones peu peuplées. L'agence calcule une probabilité inférieure à 1 sur 10 000 que des débris survivants frappent une zone peuplée, et aucun ordre d'évacuation ou de confinement n'a été émis.

Ce que les Van Allen Probes ont découvert

La mission Van Allen Probes, initialement appelée Radiation Belt Storm Probes, a été lancée en août 2012 sous la forme de deux engins spatiaux conçus pour étudier les ceintures de radiation Van Allen — des zones de particules chargées piégées par le champ magnétique terrestre. La mission était prévue pour durer deux ans, mais a largement dépassé les attentes, les instruments fonctionnant jusqu'en 2019.

Les sondes ont réalisé plusieurs découvertes significatives au cours de leur vie opérationnelle. Elles ont identifié une troisième ceinture de radiation inconnue jusqu'alors, qui apparaissait et disparaissait sur une période de plusieurs semaines, remettant en cause l'hypothèse de longue date selon laquelle la Terre ne possédait que deux ceintures stables. Elles ont également fourni des mesures détaillées de la manière dont les tempêtes solaires injectent de l'énergie dans les ceintures, les faisant gonfler et se contracter d'une façon susceptible d'endommager les satellites et de mettre en danger les astronautes.

Les données des Van Allen Probes ont été essentielles pour développer de meilleurs modèles de prédiction du comportement des ceintures de radiation, avec des applications pratiques pour protéger l'électronique des engins spatiaux, planifier les activités des astronautes lors des tempêtes solaires et concevoir des satellites plus résilients. Les résultats de la mission continuent d'être analysés et publiés dans des revues scientifiques des années après l'arrêt des instruments.

La question des débris spatiaux

La rentrée non contrôlée de la Van Allen Probe A met en lumière le problème plus général de la gestion des débris spatiaux. Le satellite a été lancé avant l'adoption généralisée des directives internationales actuelles qui recommandent de concevoir les engins spatiaux pour une désorbitation contrôlée. Une désorbitation contrôlée aurait utilisé la propulsion embarquée pour guider le satellite vers une zone inhabitée spécifique, éliminant l'incertitude quant à l'endroit où les débris pourraient atterrir.

Les missions modernes de NASA sont généralement conçues en tenant compte de l'élimination en fin de vie, soit en utilisant le carburant restant pour une désorbitation contrôlée au-dessus de l'océan, soit en propulsant l'engin vers une orbite « cimetière » plus haute où il n'interférera pas avec les missions actives. Les Van Allen Probes n'étaient pas équipées d'une propulsion suffisante pour une désorbitation contrôlée depuis leurs orbites très elliptiques, qui atteignaient jusqu'à 30 000 kilomètres au-dessus de la Terre.

La population croissante d'objets en orbite a rendu la gestion des débris de plus en plus préoccupante. Plus de 30 000 pièces de débris spatiaux traçables orbitent autour de la Terre, auxquelles s'ajoutent des millions de fragments plus petits, trop petits pour être suivis mais assez grands pour endommager des engins spatiaux opérationnels. Chaque rentrée non contrôlée ajoute de l'incertitude quant à la question de savoir si des débris atteindront la surface et où ils atterriront.

Suivi de la rentrée atmosphérique

Le 18e Escadron de défense spatiale de la Force spatiale américaine suit le satellite et fournit des prédictions de rentrée mises à jour au fur et à mesure que l'orbite continue de se dégrader. Les prédictions deviennent plus précises dans les dernières heures avant la rentrée, lorsque le satellite pénètre dans les parties les plus denses de l'atmosphère où les forces de traînée deviennent dominantes.

Des chasseurs de satellites amateurs et des passionnés de l'espace suivent la descente du satellite, et certains pourront peut-être observer la rentrée sous la forme d'une traînée lumineuse dans le ciel si elle se produit au-dessus de zones habitées pendant les heures nocturnes. Les rentrées de satellites de cette taille produisent souvent des spectacles visuels impressionnants lorsque l'engin spatial se désintègre et que les composants individuels brûlent à des vitesses différentes, créant de multiples traînées lumineuses.

Héritage et contexte

Les Van Allen Probes représentent l'une des missions d'héliophysique les plus réussies de NASA en termes de retour scientifique par rapport au coût. La mission a fourni des données inédites sur l'un des environnements les plus dangereux de l'espace proche de la Terre et a généré des données qui continueront d'informer la conception des engins spatiaux et la prévision de la météo spatiale pour les années à venir.

La rentrée de Probe A fait suite à celle de Probe B, qui est rentrée en novembre 2024 sans incident. Ensemble, les deux engins spatiaux ont parcouru des milliards de kilomètres à travers les ceintures de radiation terrestres, supportant des conditions qui détruiraient rapidement une électronique non protégée, et ont renvoyé un ensemble de données scientifiques qui a fondamentalement changé notre compréhension de l'environnement spatial entourant notre planète.

Toute personne qui observe des débris de la rentrée est invitée à ne pas les toucher et à signaler l'emplacement aux autorités locales. Bien qu'ils soient peu susceptibles d'être dangereux, les débris d'engins spatiaux peuvent contenir des matériaux qui ne sont pas sûrs à manipuler, et NASA demande que toutes les pièces récupérées soient conservées pour analyse.

Cet article est basé sur un reportage de Space.com. Lire l'article original.