Depuis le lancement de Spoutnik, le premier satellite artificiel de la Terre, en 1957, plus de 41, 500 tonnes d'objets fabriqués par l'homme ont été placés en orbite autour du soleil, La terre, et d'autres corps planétaires. Depuis cette époque, la majorité des objets, tels que des corps de fusée et de gros morceaux de débris spatiaux, rentré dans l'atmosphère terrestre de manière incontrôlée, présentant un danger potentiel pour les personnes et les infrastructures. Prédire la date et l'heure de rentrée est une tâche difficile, car il faut préciser la densité de la haute atmosphère terrestre qui dépend fortement de l'activité solaire qui, à son tour, est difficile à prévoir. L'atmosphère terrestre peut devenir très chauffée en raison de l'activité solaire qui la fait se dilater, et un satellite peut se désintégrer sur son orbite et retomber sur la Terre en raison de l'effet connu sous le nom de traînée atmosphérique. En outre, il y a beaucoup de débris spatiaux, une grande partie très petite; si un vaisseau spatial change d'orbite de manière inattendue et rencontre même un petit morceau de débris, cela équivaudrait à frapper une bombe à cause de la vitesse élevée.

Un groupe international de scientifiques dirigé par le professeur Skoltech Tatiana Podladchikova a développé une nouvelle méthode et un nouveau logiciel appelé RESONANCE ("Radio Emissions from the sun:ONline ANalytical Computer-aided Estimator") qui fournit des prédictions du flux radio solaire à F10.7 et F30 cm avec un délai de 1 à 24 mois. Les indices F10.7 et F30 représentent la densité de flux des émissions radio solaires à une longueur d'onde de 10,7 et 30 cm en moyenne sur une heure et servent d'indicateur solaire de l'émission solaire ultraviolette qui chauffe la haute atmosphère terrestre. La méthode combine des modèles physiques de pointe et des méthodes avancées d'assimilation de données, où les prévisions F10.7 et F30 résultantes sont utilisées comme entrée solaire dans l'outil de prédiction de rentrée pour une estimation plus poussée du temps de rentrée d'un objet.

"Nous avons systématiquement évalué les performances de RESONANCE en fournissant des prédictions de rentrée sur les campagnes de rentrée passées de l'ESA pour 602 charges utiles et corps de fusée ainsi que 2, 344 objets de débris spatiaux qui sont rentrés de 2006 à 2019 au cours du cycle solaire complet de 11 ans. Les résultats des tests ont démontré que les prévisions obtenues par RESONANCE en général conduisent également à des améliorations dans les prévisions des époques de rentrée et peuvent donc être recommandées en tant que nouveau service opérationnel pour les prévisions de rentrée et d'autres applications de météorologie spatiale, ", déclare l'auteur principal et diplômée en MSc de Skoltech, Elena Petrova, qui poursuit actuellement ses études de doctorat au Center for Mathematical Plasma Astrophysics, Université catholique de Louvain (KU Leuven).

"Le nombre d'objets rentrés est étroitement lié au niveau d'activité solaire :la majorité des objets reviennent pendant la phase d'activité solaire maximale au cours du cycle de 11 ans. Fait intéressant, le temps de rentrée des débris spatiaux suit de près l'évolution du cycle, réagir immédiatement aux changements de l'activité solaire. À la fois, les charges utiles et les corps de fusée montrent également un grand nombre de rentrées pendant la phase de déclin du cycle, ce qui peut être lié au délai entre l'activité solaire et la rentrée pour les gros objets, " dit le professeur Astrid Veronig, co-auteur de l'étude et directeur de l'Observatoire Kanzelhöhe à l'Université de Graz.

« Il est très important de surveiller et de prévoir l'activité solaire pour les besoins de prévision d'orbite. Par exemple, Skylab qui était destiné à effectuer une rentrée contrôlée dans les années 1970 est tombé sur Terre de manière incontrôlée en raison de calculs inexacts de la traînée atmosphérique due à l'activité solaire. Un autre exemple est le lancement le plus récent de la fusée chinoise Longue Marche 5B le 9 mai. 2021 :les restes de son deuxième étage qui transportait le premier module de la station spatiale chinoise ont fait une rentrée incontrôlée et ont atterri dans l'océan Indien. Ainsi, le développement de services opérationnels de météorologie spatiale robustes et fiables associant la pointe de la recherche aux applications d'ingénierie est d'une importance primordiale pour la protection des infrastructures spatiales et au sol et l'avancement de l'exploration spatiale. Et quelles que soient les tempêtes qui font rage, nous souhaitons à tous un beau temps dans l'espace, " dit Tatiana Podladchikova, professeur assistant au Skoltech Space Center (SSC) et co-auteur de la recherche.

Actuellement, l'équipe prépare RESONANCE pour une utilisation opérationnelle dans le cadre d'un nouveau service de météorologie spatiale pour la prévision continue de l'activité du flux radio solaire.