Une ancienne station spatiale chinoise, Tiangong-1, devrait tomber sur Terre d'un jour à l'autre, le 31 mars donner ou prendre quelques jours. Quand c'est le cas, ce sera le plus grand objet artificiel à réintégrer l'atmosphère terrestre en une décennie.

Alors que le jour approche, Vishnu Reddy, Professeur adjoint de sciences planétaires à l'Université d'Arizona, et Tanner Campbell, un étudiant diplômé en génie aérospatial et mécanique, suivent sa rentrée à l'aide d'un $1, 500 capteurs optiques qu'ils ont construits en quatre mois.

Tiangong-1 effectue un zoom sur l'orbite terrestre basse

Lancé en 2011, Tiangong-1 a servi de laboratoire pour trois missions habitées et était initialement destiné à se désorbiter en 2013. Maintenant, alors qu'il dégringole, apparemment incontrôlable, à travers l'espace, les chercheurs du monde entier se démènent pour prédire quand et où il tombera.

Tiangong-1 occupe une orbite terrestre basse, ou LEO. LEO est relativement proche de la surface de la Terre par rapport aux autres orbites, telles que l'orbite terrestre moyenne et l'orbite géostationnaire, un espace lointain où résident les satellites de communication.

Pour de nombreuses raisons, il est plus difficile de suivre et de prédire la trajectoire des objets dans LEO que leurs homologues plus éloignés, parce que "les objets bougent très vite, " dit Reddy. A 17 ans, 400 mph, Tiangong-1 orbite autour de la Terre toutes les 90 minutes.

En plus de ça, les objets en LEO se heurtent à ce qu'on appelle "la traînée" lorsqu'ils se rapprochent de la Terre - plus un objet se déplace rapidement, plus il lui est difficile de se déplacer dans l'air. De la même manière qu'une main qui est tenue à l'extérieur de la fenêtre d'une voiture allant à 70 mph est plus difficile à contrôler qu'une main à l'extérieur d'une voiture allant à 20 mph, il en va de même pour Tiangong-1 lorsqu'il rentre dans l'atmosphère terrestre. La traînée rend la prédiction plus difficile.

En raison de la dureté de l'environnement de LEO, aucun vaisseau spatial n'y reste éternellement; Le vol de sept ans de Tiangong-1 n'est pas exceptionnellement court.

Suivi d'objets dans LEO

A partir de maintenant, les chercheurs suivent et prédisent principalement les trajectoires des objets dans LEO à l'aide de systèmes radar au sol qui détectent et cataloguent les objets.

C'est une opération extrêmement coûteuse disponible pour seulement quelques pays sélectionnés dont les militaires peuvent se le permettre. Les États-Unis sont l'un d'entre eux, avec la barrière spatiale hautement sophistiquée de l'armée de l'air.

Lorsque la nouvelle du retour de Tiangong-1 sur Terre a été annoncée, Reddy a vu une opportunité d'essayer de le suivre avec quelque chose de moins sophistiqué et de moins cher. Il s'est demandé, "De l'UA, pouvons-nous faire quelque chose de significatif pour contribuer à nos intérêts de sécurité nationale ? »

Lui et Campbell ont passé quatre mois à concevoir et à construire le $1, 500 systèmes de capteurs optiques matériels et logiciels pour tester cette question. Ils collectent des données sur l'endroit où se trouve Tiangong-1 depuis plusieurs semaines.

"Évidemment, nous n'allons pas être en mesure d'obtenir des données aussi exactes et précises qu'ils peuvent l'obtenir, mais nous essayons de voir ce que nous pouvons obtenir et à quel point nos produits dérivés correspondent, " Dit Campbell. " Un système comme le nôtre est beaucoup plus accessible aux universitaires qui peuvent également y contribuer. "

"C'est l'occasion pour nos étudiants de jouer un rôle dans la connaissance de la situation spatiale, " dit Reddy.

Porter les résultats dans le monde réel

Reddy et Campbell expliquent que, pour l'instant, ils mettent simplement leur système de capteurs optiques à l'épreuve et voient de quoi il est capable, un test pour lequel Tiangong-1 est le sujet parfait.

"Le radar a des avantages et des inconvénients, tout comme l'optique, " dit Reddy. " Si nous avons trouvé quelque chose qui est même moitié moins bon qu'un radar mais qui peut être fait à un dixième du coût, il pourrait y avoir des problèmes que nous pouvons résoudre de cette façon."

Reddy utilise l'exemple de l'installation d'un de ces systèmes dans chaque caserne de pompiers des États-Unis. Alors que le radar doit être surveillé et utilisé, les capteurs optiques peuvent fonctionner de manière autonome et peuvent efficacement crowdsourcer des données similaires.

"Nous n'essayons pas de remplacer le radar, mais c'est un complément, ", dit Campbell.

Reddy et Campbell placent maintenant un ensemble de ces capteurs sur un seul support à installer sur la Biosphère 2 de l'UA, le tout dans le but de suivre des objets dans LEO.

"Essentiellement, nous essayons de développer des méthodes rentables pour le contribuable, former la prochaine génération de scientifiques et d'ingénieurs comme Tanner, et montrer au monde que nous pouvons être de meilleurs intendants de notre précieux espace orbital, " dit Reddy.

Campbell prévoit de présenter les résultats de leurs travaux de suivi de Tiangong-1 à la conférence Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies cet automne.