Osiris-Rex est la première mission américaine de retour d’échantillons d’un astéroïde. Cette sonde a été construite par la société Lockheed-Martin. La capsule qui rapportera les échantillons prélevés sur la surface de l’astéroïde Bennu se trouve au centre de l’image (elle est de couleur blanche). Elle ne doit pas être confondue avec l’antenne à grand gain, de même forme, mais plus grande, et qui servira à communiquer avec la Terre (visible à droite sur l’image). © Nasa

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Tout savoir sur la mission Osiris-Rex qui va défendre la Terre

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Demain, la Nasa va lancer la sonde Osiris-Rex. Celle-ci devra récupérer des échantillons de la surface de l'astéroïde Bennu et les rapporter sur Terre. Cette mission, une première américaine, va nous permettre de mieux comprendre l'histoire de la vie dans notre Système solaire et... tenter de sauver notre planète !

Alors que la sonde Rosetta, de l'Agence spatiale européenne (Esa), a débuté sa descente vers la comète Tchouri (en vue d'un impact contrôlé prévu le 29 septembre), la Nasa lancera demain Osiris-Rex à destination de l'astéroïde Bennu.

Cette sonde — Osiris-Rex est l'acronyme de Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer (en français : origines, interprétation des spectres, détermination des ressources, sécurité, explorateur de régolithe) — sera de retour sur Terre en 2023, avec des échantillons de la surface qu'elle aura prélevés.

Pour les Américains, il s'agit d'une première. Au niveau mondial, il y a toutefois un précédent : en juin 2010, la sonde japonaise Hayabusa avait rapporté des particules de l'astéroïde Itokawa mais, malheureusement, en trop faible quantité pour réaliser un travail scientifique de fond. Osiris-Rex devrait nous permettre de répondre à trois questions :

  • Comment s'est formé notre Système solaire ?
  • Quelle est l'origine de la vie ?
  • Comment peut-on éviter les collisions avec des astéroïdes ?

L'engin spatial Osiris-Rex devra étudier l’astéroïde Bennu et y fera la collecte d’un échantillon pour le rapporter ensuite sur la Terre. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa, GSFC

L'astéroïde Bennu, susceptible d'entrer en collision avec la Terre

Bennu, l'astéroïde cible de la mission d’Osiris-Rex, n'a évidemment pas été choisi au hasard mais sur la base de plusieurs critères dont « celui de l'intérêt scientifique et de son accessibilité pour une sonde spatiale comme Osiris-Rex », explique Patrick Michel, astrophysicien, directeur de recherches au CNRS et membre de l'équipe scientifique de la mission. En effet, pour récupérer des échantillons et les rapporter sur Terre, l'astéroïde doit se « situer à une distance suffisamment proche de la Terre et avoir une fréquence de rotation pas trop rapide ».

Il est également intéressant car c'est un « objet primitif et carboné dont on suppose que sa composition a conservé la mémoire de la composition initiale du matériau présent lorsque s'est formé le Système solaire et à partir duquel se sont formées les planètes ». Par ailleurs, il a comme autre particularité d'être susceptible d'entrer en collision avec la Terre vers la fin du XXIIe siècle !

Notons qu'à l'époque de la sélection de cette cible, deux astéroïdes contenant des informations potentiellement précieuses sur l'origine du Système solaire étaient sortis du lot : Bennu, donc, et Ryugu. Bien qu'écarté par la Nasa, ce dernier n'a pas pour autant été abandonné par la communauté scientifique. En effet, Hayabusa 2, une sonde japonaise lancée en décembre 2014, vole dans sa direction pour y déposer en 2018 le petit atterrisseur Mascot, du Cnes, ainsi que pour effectuer une expérience d'impact à haute vitesse et récupérer des échantillons de sa surface afin de les ramener sur Terre en 2020.

Avec Osiris-Rex, la Nasa souhaite rapporter sur Terre de la poussière et des petits cailloux de la surface de l'astéroïde Bennu. © Nasa

Mesurer l'effet Yarkovsky pour protéger notre planète

Parmi les autres objectifs d'Osiris-Rex, on citera la mesure de l'effet Yarkovsky. Cet effet thermique agit sur la trajectoire de l'astéroïde, « mais de façon beaucoup plus faible que les perturbations des planètes ». Le principe est le suivant : quand un astéroïde reçoit la chaleur du Soleil, le temps qu'il la réémette, il a tourné un peu sur lui-même, et donc cette chaleur est réémise dans une direction différente. Cela crée un couple qui peut effectivement générer une poussée.

« C'est cet effet que nous souhaitons mesurer in situ car la valeur de ce couple dépend des propriétés thermiques de l'objet, bien difficiles à mesurer depuis la Terre ». Mesurer précisément cet effet permettra d'affiner les trajectoires des astéroïdes, en particulier celle de Bennu, qui l'amène à proximité de la Terre tous les six ans et qui coupe celle de notre planète. De quoi mesurer plus précisément le risque de collision avec notre planète.

Bennu, le deuxième astéroïde le plus menaçant

Cette question de la protection de la Terre est ainsi au programme de la mission d'Osiris-Rex. Bennu est en effet catalogué comme le deuxième astéroïde le plus menaçant avec un risque de collision en 2175 et 2196. Son diamètre de 500 mètres, s'il n'est pas suffisant pour rayer l'espèce humaine de la carte, provoquera des dégâts significatifs à l'échelle d'une région.

C'est pourquoi son étude « devrait nous aider à peaufiner nos stratégies de défense contre ce type de menace car nous avons encore une très faible compréhension des propriétés physiques de ces objets ».

Pour les Terriens, ce n'est « évidemment pas une bonne nouvelle car, vu que le détruire est inenvisageable et provoquerait en plus d'autres risques, le dévier serait moins facile que si c'est un monolithe ». Il faut savoir qu'il est plus facile de dévier un objet monolithique qu'un agrégat de roche. Quand on tape dessus, une « grande partie de l'onde de choc se perd dans les régions vides de l'astéroïde. Elle ne se propage pas de façon cohérente, se réfléchit aux interfaces et se dissipe dans des zones plus proches du point d'impact ».

La sonde Osiris-Rex embarque cinq instruments. On compte une caméra, un altimètre laser et trois spectromètres (infrarouge, imageur infrarouge et imageur à rayons X). © Nasa

Remonter aux origines de la vie

Que sait-on de Bennu ? Qu'il est probablement un agrégat de matériaux et est très peu dense. Sur la base d'observations spectrales, réalisées depuis la Terre, cet astéroïde apparaît comme un objet riche en carbone et matière organique. Compte tenu de sa taille, environ 500 mètres, « il est certainement un objet de seconde génération ». C'est-à-dire qu'il est le fragment d'un astéroïde primordial détruit par collision dans un « processus qui ne doit pas avoir altéré sa composition quand, dans les collisions entre astéroïdes, l'échauffement est mineur ou réduit à une zone très proche du point d'impact ».

Son étude devrait nous aider à « mieux retracer l'histoire du Système solaire dans ses phases précoces » et comprendre le rôle de ces astéroïdes dans l'émergence de la vie sur Terre. L'idée est de vérifier les scénarios généralement acceptés, qui « prévoient que ce type d'astéroïdes a délivré de l’eau et des matériaux prébiotiques qui ont peut-être permis à la vie sur Terre d'émerger ». L'étude nous aidera aussi « à mieux comprendre comment l'astéroïde a réagi à tous les processus (impacts, vibrations) qui ont façonné sa surface tout au long de son histoire ».

Une meilleure compréhension de cette science en faible gravité est nécessaire pour des raisons scientifiques (« si l'on souhaite retracer le détail de l'histoire de l'objet et comprendre généralement comment la matière réagit en gravité faible ») mais également technique, « en prévision des futures missions qui auront pour but d'interagir avec ce type d'objet pour, par exemple, extraire ou utiliser des ressources ».

Cela permet également d'améliorer la « conception et le design des instruments qui vont interagir avec ces objets et qui reposent sur nos hypothèses quant à la réponse de la surface à la sollicitation de l'instrument, comme nous en avons fait l'expérience avec Philae sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, alias Tchouri ».

La sonde Osiris-Rex devant la coiffe de son lanceur, le 19 août 2016. © Nasa

Rapporter un peu de Bennu

« L'objectif principal et prioritaire de la mission est le retour d'échantillons. » C'est pour cela que la sonde va rester environ 1,5 année autour de l'astéroïde « pour connaître tout de sa surface et caractériser en détail le site de collecte des échantillons que nous choisirons ». Pour interpréter au mieux l'analyse des échantillons qui seront faites, il est très « important d'être capable de relier l'échantillon à son contexte géologique dans lequel il a été prélevé ». C'est très différent de ce que l'on a l'habitude de faire avec l'analyse des météorites que l'on trouve sur Terre. « On n'a généralement aucune idée du corps duquel elles ont été extraites ; on sait seulement parfois que leur composition correspond à celle d'un certain type d'astéroïdes. Sans ce contexte, on ne peut en tirer que des informations parcellaires. Là, on pourra faire le lien, savoir ce qui change sur le plan scientifique ».

Osiris-Rex utilisera un mécanisme de récolte conçu pour le faire de manière soft, « sans élévation de température lors d'un "Touch-and-Go" de seulement cinq secondes ». Il est conçu pour récupérer un minimum de 60 grammes de matière « mais, dans les faits, on espère qu'il en récupèrera beaucoup plus ». Il est dimensionné pour récupérer jusqu'à 2 kilogrammes de matière, dont la nature dépendra du site choisi, et des cailloux d'une taille de trois centimètres au plus.

Du régolithe et des molécules organiques

Avec Osiris-Rex, la Nasa parie sur la récupération d'au moins 60 grammes de régolithe. Toutefois, les essais au sol montrent qu'elle pourrait en rapporter plusieurs centaines de grammes. La Nasa suppose également que Bennu contient des molécules organiques (telles que des acides aminés) qui ont contribué à la formation de la vie sur Terre et qui sont des facteurs capitaux pour déterminer les probabilités qu'il y ait de la vie ailleurs dans notre Système solaire et au-delà.

La Nasa précise que 4 % des échantillons collectés seront récupérés par le Canada, partenaire de la mission spatiale, et 0,5 % par le Japon. La grande majorité de la poussière d'astéroïde ramenée (75 %) sera toutefois stockée avec soin et à l'abri de toute contamination terrestre pour des analyses ultérieures avec des techniques qui n'existent pas encore, de la même façon que les échantillons ramenés par les missions Apollo dans les années 1970 continuent de révéler des surprises grâce à l'évolution des méthodes d'analyse.

Note :

Cette mission n'embarque pas d'instruments français. La présence de Patrick Michel dans l'équipe scientifique d'Osiris-Rex s'explique par ses compétences et son expertise scientifique dans l'interprétation des données géophysiques. Ce chercheur réalise notamment des simulations numériques de récolte d'échantillons avec le mécanisme de la mission pour déterminer son efficacité en fonction des propriétés du site choisi et comment le mécanisme s'accommode de la nature du sol. L'idée est de fournir aux responsables de la mission une panoplie complète de simulations numériques représentative de toutes les surfaces susceptibles d'être présentes sur Bennu.