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dimanche, juillet 3, 2022

Mission « défense planétaire » : Dart, la sonde-missile de la Nasa à l’assaut d’un astéroïde

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Fin septembre 2022, quelque part dans l’espace, à 11 millions de kilomètres de la Terre. Une sonde de l’Agence spatiale américaine (Nasa), s’écrase à près de 24 000 km/h sur Dymorphos, un astéroïde de 160 mètres de large en orbite autour de Didymos, un autre astéroïde de 780 mètres. Telle est la mission de Dart (Double Asteroid Redirection Test), qui doit décoller de la Vandenberg Air Force Base, en Californie aux Etats-Unis, le 24 novembre 2021 à 7h21, heure de Paris. 

« L’impact sera suivi depuis la Terre par des radars et télescopes, qui détermineront si la période orbitale de Dymorphos autour de Didymos a changé, et donc si la sonde a bien percuté l’astéroïde et avec quelles conséquences », explique Patrick Michel, directeur de recherche CNRS à l’observatoire de la Côte d’Azur et membre de l’équipe Dart. En principe, le crash ne devrait pas modifier la vitesse orbitale de l’astéroïde de plus de 1%, soit quelques millimètres par seconde. « Mais nous ne savons pas ce qu’il va se passer exactement : si Dymorphos est très friable et creux, il pourrait être complètement déformé ! », confie le spécialiste. Raison pour laquelle la petite sonde de 550 kg larguera un petit satellite de l’agence spatiale italienne, LICIACube, juste avant l’impact. Entraîné par la vitesse de Dart, il n’aura que quelques secondes pour passer devant les deux astéroïdes et scanner d’éventuels débris afin de préciser la nature de l’impact. Pas de panique néanmoins, même si l’expérience tourne au vinaigre, la trajectoire du principal astéroïde – Didymos – ne sera pas modifiée. Il ne menacera jamais la Terre. Ou pas avant des milliers d’années. 

Défendre la Terre, apprendre à tirer et à miner dans l’espace

L’objectif de Dart est multiple. Le premier, digne d’un film de science-fiction, est estampillé « défense planétaire ». Il s’agit en effet de la première mission visant à tester notre capacité à dévier de sa trajectoire un astéroïde risquant de s’écraser sur Terre. La première technique, celle testée avec Dart, consiste à envoyer un « impacteur cinétique » sur une cible repérée des années à l’avance. Ainsi, même une très légère déviation permettrait, avec le temps, de suffisamment éloigner le danger. L’autre technique prévoit de faire exploser une bombe nucléaire à proximité d’un astéroïde afin que l’onde de choc modifie sa trajectoire. Mais la probabilité de le pulvériser en plusieurs morceaux à peine moins dangereux en fait une option de dernier recours, s’il est découvert au dernier moment ou si l’astre est trop gros – plus d’un kilomètre de large – pour un projectile cinétique. 

La mission DART percutera le satellite de l’astéroïde (65803) Didymos. Les observations post-impact effectuées par des télescopes optiques terrestres et des radars planétaires permettront de mesurer le changement d’orbite du satellite autour du corps parent.

NASA/Johns Hopkins Applied Physics Lab

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Le risque d’une collision d’un énorme astéroïde avec la Terre est faible, mais les conséquences pourraient être dramatiques. L’éradication des dinosaures de la surface de la Terre en témoigne. « L’impact d’un astéroïde dévastateur sur Terre, c’est un peu comme une pandémie : la probabilité est faible, mais les conséquences sont énormes : il faut s’y préparer bien avant d’en avoir besoin », souligne Patrick Michel. C’est pour cette raison que la Nasa a entrepris, depuis 1998, de répertorier tous les astéroïdes géocroiseurs, c’est-à-dire ceux dont l’orbite croise celle de la Terre et qui pourraient, un jour, nous percuter. En un peu plus de 20 ans, l’agence américaine a déjà détecté la quasi-totalité de ceux de plus de 10 kilomètres de large, dont l’impact provoquerait un cataclysme dont l’humanité ne se relèverait pas. Bonne nouvelle, aucun ne menace la Terre avant des millions d’années. L’agence américaine a également détecté plus de 90% de ceux de plus d’1km de large, qui engendreraient une catastrophe planétaire. Là encore, pas de danger avant au moins 100 ans. Mais quid des « petits cailloux » ? « En juin 2005, le Congrès américain a demandé à la Nasa de détecter 90% des géocroiseurs de plus de 140 mètres d’ici 2020… Nous n’y sommes pas du tout, souligne Francis Rocard, astrophysicien au Centre national d’études spatiales. Le chiffre se situe plutôt autour des 40%, quant à ceux de moins de 140 mètres de large, nous en avons détecté seulement 0,15% ».  

Or, un astéroïde de quelques centaines de mètres pourrait, en fonction de sa vitesse et sa composition – métal ou roche -, raser une ville, une région voire un pays. L’explosion d’un astéroïde de 15 à 20 mètres de diamètre au-dessus de Tcheliabinsk, en Russie, le 15 février 2013, a engendré une pluie de météorites et une onde de choc d’une puissance équivalente à 30 bombes d’Hiroshima, qui ont fait plus d’un millier de blessés. Et le 15 avril 2018, l’astéroïde 2018 GE3, dont la taille estimée était trois à six fois plus importante que celui de Techliabinsk, est passé à 192 000 kilomètres de la Terre, soit la moitié de la distance qui nous sépare de la Lune. L’Agence spatiale américaine (Nasa) l’a bien repéré moins de vingt-quatre heures avant son passage, mais ce laps de temps aurait été insuffisant pour organiser l’évacuation de la zone concernée si sa trajectoire avait croisé celle de la Terre. S’il était tombé sur Paris, il aurait rasé l’ensemble de la capitale ainsi que sa banlieue. « Les choses devraient néanmoins changer notablement avec la mise en service du télescope LLST, en novembre 2022 au Chili. Il aura pour particularité d’avoir un plan focal gigantesque de 3,2 milliards de pixels qui lui permettra de scanner l’intégralité du ciel visible tous les trois jours, se réjouit Francis Rocard. Il devrait faire exploser la détection des géocroiseurs de toutes tailles – on s’attend à ce qu’il en trouve cinq millions de plus -, ce qui constitue une petite révolution dans ce domaine ». En outre, la Nasa va lancer, en 2025, la mission NEOSM (Near Earth Object Surveyor Mission), qui aura aussi pour mission d’identifier tous les géocroiseurs. D’ici 10 ans, plus aucun astéroïde potentiellement dangereux ne devrait donc nous échapper. 

Comprendre l’histoire du système solaire

Difficile, aussi, de ne pas voir en Dart un objectif industrialo-militaire. Après tout, la sonde décolle d’une base de l’US Air Force et se comportera presque comme un missile. « Toute la navigation automatique de la sonde repose sur des technologies de missiles militaires terrestres, mais appliquées à une mission de défense planétaire », admet Francis Rocard. De quoi confirmer leur efficacité dans l’espace, ce qui sera utile en cas de scénario « Armageddon », mais aussi dans l’hypothèse où, un jour, l’humanité décide de miner des ressources spatiales. Pour autant, la comparaison s’arrête là. Les 300 millions de dollars que coûte la mission sont pris en charge par le budget du bureau « défense planétaire » de la Nasa, et non pas par le budget du ministère de la défense. Et ni la caméra ni l’algorithme utilisés pour la navigation ne sont classés secret-défense, précise Patrick Michel. 

 

L’autre objectif principal de Dart est purement scientifique. En effet, la physique des impacts des corps est au coeur de toute l’histoire du système solaire. « Les planètes se sont formées grâce à un phénomène d’accrétion par collision, cette phase fut suivie d’impacts géants dont la Lune est probablement l’un des rejetons, et enfin d’impacts d’astéroïdes, poursuit Patrick Michel. Tous nos modèles retraçant l’histoire collisionnelle du Système Solaire reposent sur des paramètres tentant de répondre à la question : Que se passe-t-il quand une collision se produit ? Or pour l’instant notre compréhension du phénomène se base sur des simulations numériques validées par des expériences en labo sur des cibles de taille centimétriques qui ne nous disent pas si elles restent valables à l’échelle d’un astéroïde ». Et comme Dart ne pourra pas non plus répondre à tout, l’Agence spatiale européenne a prévu une autre mission baptisée Hera. Cette sonde, équipée de deux petits satellites, décollera en octobre 2024 et se positionnera autour de Didymos et Dymorphos fin décembre 2026. À l’origine, Dart devait être accompagné par la sonde européenne AIM (Asteroid Impact Mission), chargée de filmer les opérations en direct. Mais son financement a été annulé en 2016.  

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« On arrivera après, c’est dommage, mais la composante scientifique d’Hera sera tout de même extrêmement riche », positive Francis Rocard. Malgré ce retard de 4 ans, la sonde européenne et ses deux petits satellites embarqués seront en mesure de mesurer précisément la taille du cratère, déterminer les propriétés physiques des deux cailloux célestes et même sonder l’intérieur du cratère. « Dart c’est le crime, Hera le détective. L’ensemble est essentiel pour mettre nos modélisations à la bonne échelle », se réjouit Patrick Michel, qui est également le responsable scientifique d’Hera et le coordinateur de la collaboration Hera-Dart. Autrement dit, les données collectées par les deux sondes vont nous permettre de nous protéger contre une future menace en évaluant les forces de déviations nécessaires en fonction de la taille des bolides, mais aussi de mieux comprendre l’histoire de la création de notre Système solaire. 

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