Alors qu'une partie du vaisseau spatial chinois Shenzhou-15 revenait sur Terre, sa désintégration a été suivie par une source surprenante : les sismomètres.
Les réseaux sismiques du sud de la Californie ont capté les vibrations du sol induites par les ondes de choc lorsque le vaisseau spatial est entré dans l'atmosphère terrestre le 2 avril 2024. Grâce à ces données, les scientifiques ont pu suivre la trajectoire des morceaux du vaisseau spatial avec plus de précision qu'en s'appuyant sur les moyens existants pour la prédire, rapporte l'équipe le 22 janvier dans Science. Cela suggère que les réseaux conçus pour détecter les tremblements de terre peuvent également suivre les chutes de débris spatiaux – des vaisseaux spatiaux défunts ou du matériel de lancement abandonné qui peuvent présenter des risques pour les personnes et les infrastructures.
Lorsque les débris spatiaux plongent vers la Terre, ils se déplacent plus vite que la vitesse du son, générant des ondes de choc, déclenchant des effets d’entraînement en dessous qui étaient détectables par les sismomètres. En analysant l'intensité de ces signaux, ainsi que le moment précis où ils atteignent les 127 sismomètres du réseau, les chercheurs ont pu estimer l'altitude et la trajectoire des débris. Ils ont même pu suivre comment le vaisseau spatial s'est brisé en plusieurs morceaux, chacun produisant ses propres ondes de choc en cascade.
Les débris spatiaux sont généralement surveillés en orbite à l’aide d’un radar au sol, qui peut suivre des objets aussi petits qu’environ 30 centimètres de diamètre. Mais une fois que les fragments descendent dans la haute atmosphère, les interactions avec l’air les font se briser, ralentir et changer de direction de manière complexe. En conséquence, les trajectoires de rentrée prévues peuvent s’écarter de plusieurs centaines de kilomètres. Pour Shenzhou-15, les données sismiques ont montré qu'il est passé à environ 30 kilomètres au sud de la trajectoire prédite par le commandement spatial américain.
Le travail s’inspire des techniques utilisées pour suivre les météoroïdes à l’aide de données sismiques et acoustiques, tant sur Terre que sur Mars. « J'ai beaucoup travaillé avec la mission InSight de la NASA, et pour nous, les météoroïdes étaient en fait une source sismique très utile », explique Benjamin Fernando, sismologue et planétologue à l'Université Johns Hopkins. InSight a installé le premier sismomètre fonctionnel à la surface de Mars. « Une grande partie de ce que nous avons fait dans cet article consiste essentiellement à reprendre les techniques développées pour Mars et à les réappliquer à la Terre. »
La précision de la détection dépend de la densité des réseaux de sismomètres, puisque les bangs soniques se propagent dans l’atmosphère sur seulement 100 kilomètres environ. Les zones urbaines ont souvent une couverture dense, mais ce n’est pas le cas des zones peu peuplées situées dans des zones sismiquement calmes. Cela pourrait limiter l'utilité de la technique à l'échelle mondiale, explique Daniel Stich, sismologue à l'Université de Grenade en Espagne, qui n'a pas participé à l'étude.
Les rentrées incontrôlées sont de plus en plus fréquentes à mesure que le nombre de vaisseaux spatiaux en orbite augmente de manière incontrôlée. Les chutes de fragments peuvent blesser des personnes ou endommager des infrastructures, et les débris contiennent souvent des combustibles toxiques, des matériaux inflammables ou, dans de rares cas, des sources d'énergie radioactives. Même s’il est peu probable que la surveillance sismique fournisse une alerte préalable, elle pourrait aider à évaluer rapidement où les débris sont tombés et à réduire les zones à risque de contamination.
L’étude s’inscrit dans une tendance récente connue sous le nom de sismologie environnementale, qui utilise des données sismiques pour surveiller des phénomènes au-delà des tremblements de terre – des tempêtes et avalanches aux explosions, en passant par le trafic routier pendant le COVID ou même les concerts de Taylor Swift, explique Jordi Díaz Cusí, sismologue à l’Institut de géosciences de Barcelone qui n’a pas participé aux nouveaux travaux. Selon lui, suivre la rentrée des débris spatiaux « est un bon exemple de la façon dont les données sismiques… peuvent être utilisées pour des choses très éloignées de leur objectif initial ».
