Chinese space station; Could it crash to earth uncontrolled?

Station spatiale Tiangong-1 : faut-il (vraiment) s’inquiéter de sa chute vers la Terre ?

Mis en orbite en 2011, le laboratoire expérimental Tiangong-1 semble désormais hors de contrôle. La station est suivie de près par les agences spatiales, qui tentent d’évaluer la date et le lieu de sa rentrée dans l’atmosphère.

Put into orbit in 2011, the scientific experimental Tiangong-1 space station seems to be out of control. The station is being monitored by space agencies, who are trying to evaluate the date and place of re-entry into our atmosphere.

Illustration chinoise présentant le laboratoire spatial Tiangong-1.
Illustration chinoise présentant le laboratoire spatial Tiangong-1. (GIP / IMAGINECHINA / AFP)

“L’altitude de la station varie entre 230 km à son périgée [point le plus près de la Terre] et 250 km à son apogée [point le plus éloigné] aujourd’hui, car l’orbite est elliptique”, explique Stéphane Christy, expert au Centre d’orbitographie opérationnel (COO) du Cnes de Toulouse. “L’altitude de Tiangong-1 diminue de quelques kilomètres par jour. Nous sommes dans une phase à peu près linéaire, avec une tendance à l’accélération”, explique-t-il, mardi 13 mars.

“The space station altitude varies between 230kms at it’s lowest and 245kms at it’s highest today, because the orbit is elliptical”, explained  Stéphane Christy, an expert at Orbital Operational Centre (COO) in Toulouse. “The altitude diminishes by a few kilometers every day. We are now in a closest linear phase with an accelerating velocity” he explained on Tuesday 13th March.    

La France potentiellement concernée. France potentially affected.

En France, le COO est chargé de surveiller les objets qui passent dans un rayon de 400 à 1 000 km au-dessus de nos têtes, grâce notamment aux données du radar GRAVES, situé sur le plateau d’Albion, près de Carpentras (Vaucluse). “Les mesures radar nous permettent de réaliser une prédiction de l’évolution de la trajectoire.” Cette trajectoire, toutefois, est insuffisante pour établir avec précision la date et le lieu de sa rentrée dans l’atmosphère, et donc la chute d’éventuels débris.

In France the COO are responsible for monitoring objects that pass at a level of 400 to 1,000 kms above our heads, thanks to the GRAVES radar, situated on the Albion plateau, close to Carpentas in the Vaucluse (84), near Avignon (SE France). “The radar figures normally allows us to predict the development of trajectory.” This trajectory always has been insufficient to establish with precision the date and place of it’s re-entry into the earth’s atmosphere, and so it’s debris spread.

Le satellite chinois Tiangong-1 va faire son entrée dans l\'atmosphère terrestre entre le 43e parallèle nord et le 43e parallèle sud, selon les calculs de l\'Agence spatiale européenne (ESA).
Le satellite chinois Tiangong-1 va faire son entrée dans l’atmosphère terrestre entre le 43e parallèle nord et le 43e parallèle sud, selon les calculs de l’Agence spatiale européenne (ESA). (AGENCE SPATIALE EUROPEENNE). Entry into the earth’s atmosphere between 43rd parallels north and south.

Par élimination, les manchots empereurs et les ours polaires n’ont aucun risque d’être atteints par un débris chinois. “L’inclinaison de l’orbite de la station chinoise est environ de 42,8°, explique Stéphane Christy à franceinfo. La zone concernée est donc une bande comprise entre les latitudes 42,8°S et 42,8°N.” Plusieurs zones françaises sont potentiellement concernées, comme Perpignan, la Corse ou plusieurs territoires d’outre-mer. The Emperor penguins and the polar bears can be eliminated from any danger of being hit by the Chinese SS debris.

“The angle of the chinese SS orbit is about 42.8  deg, explained Stéphane Christy to franceinfo.  So the zone affected is a band between the two 42,8 deg latitudes N & S. Many French zones are potentially affected, like Perpignon, Corsica and many overseas territories.

Un modèle de la station spatiale Tiongang-1 lors d\'un salon à Zhuhai (Chine), le 19 novembre 2010.
Un modèle de la station spatiale Tiongang-1 lors d’un salon à Zhuhai (Chine), le 19 novembre 2010. (RANWEN / IMAGINECHINA / AFP). A model of the SS at the Chinese Zhuhai exhibition, 19 Nov 2010.

Pour suivre l’entrée de la station chinoise en phase finale, le COO devrait passer en alerte renforcée à partir du 26 mars. A partir de cette date, il pourrait obtenir des mesures supplémentaires d’autres radars français, comme ceux de Solenzara (Corse) et de Captieux (Gironde), ou ceux de la Direction générale de l’armement situés dans le sud de la France. Des mesures seront également échangées avec les autres pays européens. En attendant, les plus inquiets peuvent suivre la progression de Tiangong-1 en temps réel, sur le site spécialisé Sat Flare (en anglais).

To follow the path of the Chinese SS in it’s final phase the COO will send a reminder alert starting on Monday 26 March. Starting on that date it can retrieve supplementary signals from other French radars, like those of Solenzara (Corsica 2A), Captieux , Gironde, (33), 45 kms from Le Freche (40). Signals are also exchanged with other European countries. SS Tiangong-1 can be followed in real-time on the specialist website Sat Flare.   

Une entrée dans l’atmosphère “non contrôlée”. Uncontrolled re-entry into atmosphere.

Mis sur orbite en 2011, afin de transporter du matériel expérimental, ce premier laboratoire spatial chinois pèse environ 8,5 tonnes (contre 400 pour la Station spatiale internationale), avec un panneau solaire de chaque côté. Son cylindre mesure, lui, dix mètres de long pour 3,5 de diamètre. Sa durée de vie était initialement de deux ans, mais Pékin a prolongé son vol jusqu’à l’annonce de la fin de la mission, le 21 mars 2016. “L’orbite de vol du laboratoire est sous surveillance continue et étroite, précisait alors l’agence spatiale chinoise (en anglais), et il va descendre progressivement dans les mois à venir.” Mais Stéphane Christy émet quelques doutes. “Les stations spatiales ont besoin d’être remontées de façon régulière en faisant des manœuvres pour les replacer sur leur altitude nominale, explique-t-il. Dans ce cas, on a constaté qu’il n’y a pas eu de manœuvre de maintien à poste depuis décembre 2015.” 

In orbit since 2011, initially to transport experimental equipment, this first Chinese Space Laboratory weighed about 8.5 tonnes (against 400 tonnes for an International SS). It’s fuselage measures ten metres long by 3.5 metres diameter. It was supposed to have a life-span of just two years but Pekin prolonged it’s flight up to it’s mission end on 21 March 2016. “The flight orbit of the laboratory is under continuous and tight surveillance, according to the Chinese Space Agency, and it is going to descend progressively  in the months to come”. But Stéphane Christy has some doubts. “Space stations need to be re-configured regularly when maneuvering  from different altitudes, he explained. In this case there has been no maneuvering to maintain altitude since December 2015.”       

Les Chinois ont probablement perdu le contrôle de la station, mais ils ne vont pas le reconnaître publiquement.Stéphane Christy, expert au Cnesà franceinfo

En temps normal, les rentrées atmosphériques sont calculées pour une altitude de 80 km, car c’est la hauteur typique à laquelle un objet commence à se fragmenter. Quelques minutes après, l’objet retombe sur Terre. La plupart de ces rentrées sont contrôlées, comme c’est le cas pour le vaisseau cargo qui ravitaille l’ISS. En agissant au bon moment sur plusieurs systèmes de poussée, il est possible de positionner le vaisseau au-dessus du Pacifique sud, quand il opère sa rentrée dans l’atmosphère.

Problème : si l’agence spatiale chinoise a réellement perdu le contact avec Tiangong-1, comme le pensent Stéphane Christy et le Cnes, elle ne peut plus agir sur ses moteurs. Impossible, dans ces conditions, de “choisir” la position de la station lors de la rentrée atmosphérique : celle-ci est alors qualifiée de “non contrôlée”. Si ce cas de figure n’est pas rare, à en croire ce graphique de l’ESA, la station Tiangong-1 fait toutefois partie des structures les plus lourdes observées ces dernières années.

Le cas de Tiongang-1 n\'a rien d\'isolé. Chaque année, l\'Agence spatiale européenne recense plusieurs rentrées atmosphèriques d\'engins spatiaux (en bleu : les fusées, en vert : les satellites, en rouge : Tiangong-1). La masse est précisée en ordonnée et l\'année en abscisse.
Le cas de Tiongang-1 n’a rien d’isolé. Chaque année, l’Agence spatiale européenne recense plusieurs rentrées atmosphèriques d’engins spatiaux (en bleu : les fusées, en vert : les satellites, en rouge : Tiangong-1). La masse est précisée en ordonnée et l’année en abscisse. (AGENCE SPATIALE EUROPEENNE)

Un lieu de dislocation inconnu

Ces rentrées atmosphériques non contrôlées posent souci, car les modélisations mathématiques de l’atmosphère et de la dynamique de l’objet ne sont pas encore suffisamment précises pour déterminer le lieu et la date de l’événement. Certaines ont déjà alarmé l’opinion – les exemples les plus célèbres restent Skylab (74 tonnes, rentrée semi-contrôlée, en juillet 1979) et Salyut-7 (40 tonnes, rentrée semi-contrôlée, en février 1991). “Dans ces cas, entre 20 et 40% de la masse de l’appareil peut heurter le sol”, estime l’ESA. En septembre 2011, le satellite américain UARS avait ainsi suscité des craintes et la Protection civile italienne avait même recommandé aux habitants du nord du pays de rester chez eux, avant que l’engin ne s’abîme le lendemain dans le Pacifique sud.

“Même quelques heures avant la rentrée”, la marge d’erreur peut correspondre à “une révolution orbitale complète”. “Ramené sur un planisphère, cela représente une trajectoire de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres”, indique Stéphane Christy. Suspense garanti jusqu’au dernier moment. Comme Tiangong-1 évolue à 7 km/s, la zone de retombée prédite se présente sous la forme d’un ruban très long et très étroit, même “à brève échéance” avant l’entrée dans l’atmosphère, précise le spécialiste.

Pour autant, inutile de paniquer. A ce moment-là, la station “va se disloquer et une grande partie des composants vont se consumer, poursuit Stéphane Christy. Si la météo le permet, on devrait même voir une boule de feu au moment où la station va brûler en entrant dans l’atmosphère.” En 1990, vers 19 heures, plus d’un millier de témoins ont signalé en France une énigmatique lueur dans le ciel. Il s’agissait, en fait, de la rentrée atmosphérique d’un lanceur soviétique, expliquait le groupe du Cnes dédié aux phénomènes aérospatiaux non identifiés (Geipan). Pour avoir un aperçu du phénomène, voici une vidéo de la rentrée atmosphérique du cargo AVT-1, en 2008.

“Le risque est minime”

Pour autant, il est probable que des parties de la station spatiale Tiangong-1 survivent à la désintégration. Dans le passé, des boules en titane d’environ un mètre de diamètre ont déjà chuté sur le sol, souligne d’ailleurs Stéphane Christy, évoquant les cas de lanceurs Ariane. “Des objets lourds tels que le Progress-M 27M et le Fobus-Grunt [2012], ainsi que quelques étages supérieurs de véhicules de lancement lourds, sont [déjà] rentrés sans être endommagés, ajoute l’ESA (en anglais). A partir d’une altitude de 110 km (…), l’atmosphère est assez dense pour que l’objet chauffe en raison de la résistance de l’air et décélère, entraînant sa désintégration. Dans le cas d’un satellite très compact et dense – et en présence notamment de matériaux à point de fusion élevé, comme l’acier inoxydable ou le titane – des fragments de l’objet peuvent atteindre le sol.”

Pour Tiangong-1, il peut y avoir plusieurs impacts potentiellement éloignés dans le ruban identifié en amont. “Il n’est donc pas possible de détecter à coup sûr la retombée sur une ville particulière, mais le risque reste minime. Pour donner un ordre d’idée, à cette vitesse, il faut 2 minutes pour aller de Lille à Perpignan.”

Des restes de la station spatiale chinoise vont-ils nous tomber sur la tête ? Pour l’expert du COO, le risque est marginal. “La surface [de notre planète] est principalement composée de mers et d’océans et une grande partie des terres est non habitée, rappelle Stéphane Christy

La probabilité que la station retombe sur une ville est vraiment faible, voire presque nulle. Il n’y a jamais eu de blessé lié à la retombée d’un débris spatial.Stéphane ChristyExpert au Cnes

 Ainsi, l’ESA estime que le risque d’être touché par un débris est 10 millions de fois plus faible que le risque d’être frappé par la foudre sur une année.

Et si cela devait arriver, l’histoire du seul cas connu à ce jour devrait en rassurer certains. En 1997, alors qu’elle se promenait dans un parc de Tulsa, dans l’Oklahoma (Etats-Unis), Lottie Williams a été touchée par un débris métallique sur l’épaule gauche, après avoir aperçu une lumière dans le ciel. Un fragment authentifié ensuite par la Nasa comme provenant d’une fusée Delta-II. Mais “le débris était si léger qu’il l’a vraiment frappée comme une plume, ou une feuille flottant sur un arbre”, avait alors commenté Nicholas Johnson, spécialiste des débris spatiaux à la Nasa, cité par ABC News (en anglais). Lottie Williams s’en est sortie sans aucune blessure. Malgré ce concours de circonstances astronomique, elle aurait sans doute préféré gagner au Loto…

About bill

Worked in the technical / engineering area as a Science Laboratory Technician and as an Aeronautics Engineer. The artistic side involves writing under the nom de plume of Billy Olsenn, his recently written play 'A Case of Wine' was staged by the players group Straight Make-Up at the 2012 Birr one act drama festival. It's next staging was in the one act circuit is in Cavan, at Maudebawn on Sat 10 Nov 2012. Then it was performed in the Bray, Co.Wicklow at the very popular one act festival in January 2013. Next play is FEAR. A dark tale about revenge on the cruel death of two pensioners by young thugs. Neighbours hatch a devious and dangerous plan to exact old-style revenge. Bill is a member of the Drama League of Ireland and his plays have been critically vetted and certified as original pieces of work by the DLI. Another literary project is that of commemoration of an aircraft crash on Djouce mountain in Wicklow in 1946. Bill wrote articles for the 50th, 60th and most recently the 70th anniversary, (12 Aug 2016) all were published in the Wicklow Times and ensured the survivors of the crash, all French Girl Guides, were not forgotten. Articles reproduced on this website. But mostly this site gives a more general European and specific French slant on popular and not so popular articles of French news, translated to English by the author. Each article is translated on a paragraph by paragraph basis so easy to read in either language and even possible to improve either language by comparison of the short English and French paragraphs. Amusez vous bien. The author is currently writing an easy to read technical aviation book centered around the Fokker 50. Another interest is that dealt with in another of Bill's websites www.realnamara.net, a Statue of the mother of God, Mary. It was erected in 1972 in Dublin, at the end of the Bull Wall near Clontarf, and my grandfather William Nelson, was the main instigator of that project. I give talks on the history of the statue and my grandfather's adventurous and dangerous life at sea. Technical assistance with each website is by J O'N.
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