Vue d'artiste de la mission Dart et de l'astéroïde binaire Didymos. © Nasa, Johns Hopkins APL, Steve Gribben
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Décollage réussi de Dart : tout savoir sur cette mission suicide qui va entrer en collision avec un astéroïde

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[EN VIDÉO] La mission Hera en dessin-animé  Présentation de la mission Hera, qui ira voir les dégâts causés par la collision de la sonde Dart sur astéroïde double.© ESA, Science Office 

Un Falcon 9 de SpaceX a lancé avec succès la sonde spatiale Dart de la Nasa. Cette mission inédite vise à démontrer qu'il est possible de dévier un astéroïde de sa trajectoire par un impact. Une mission qui comprend également le satellite Hera de l'ESA qui, lui, sera lancé dans quatre ans. Patrick Michel, expert mondial des astéroïdes nous explique les différents aspects de cette mission de défense planétaire des plus passionnantes.

MàJ 24 novembre 2021, 10 h 31

Décollage réussi de la mission de défense planétaire Dart.

Replay du lancement de Dart. © SpaceX

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La Nasa a lancé avec succès la première mission de démonstration d'une technique de déviation d'astéroïde avec un impacteur cinétique à destination de l'astéroïde binaire Didymos, composé de Didymos (780 mètres) et de sa lune Dimorphos (160 mètres). L'objectif de Dart est d'aller percuter Dimorphos à 6 km/s fin septembre 2022, afin de modifier de façon infime sa trajectoire autour de Didymos.

Avant d'effectuer l'impact, Dart déploiera le petit satellite italien LICIACube, qui fournira des images des premiers instants après l'impact. Une campagne d'observations depuis la Terre aura pour but de mesurer la différence de période orbitale de Dimorphos autour de Didymos avant et après l'impact, le système binaire ne sera qu'à 11 millions de kilomètres de la Terre au moment de l'impact.

L'Agence spatiale européenne, qui a eu un rôle de pionnier dans l'étude des missions de déviation dans les années 2000, « participe à ce projet avec sa sonde Hera qui ira mesurer quatre ans plus tard le résultat de l'impact de Dart dans tous ses détails ainsi que les propriétés physiques de la cible, y compris pour la première fois la structure interne d'un astéroïde », nous explique Patrick Michel, directeur de recherche au CNRS à l'Observatoire de la Côte d’Azur, responsable scientifique de Hera et coordinateur de la coopération Aida (Dart + Hera).

Ce lancement est la concrétisation de 20 ans d’effort en Europe pour réaliser une mission de déviation d’astéroïde

Dart et Hera fourniront ainsi un test de déviation entièrement documenté, qui permettra de vérifier la pertinence de la technique de l'impacteur cinétique, sa maturité, et de valider les simulations numériques d'impact à l'échelle d'un astéroïde. « Ce lancement est la concrétisation de 20 ans d'effort en Europe pour réaliser une mission de déviation d'astéroïde », souligne Patrick Michel. Dart est la « première mission qui va permettre de tester notre capacité à dévier la trajectoire d'un petit corps par un impact » et une étape importante pour démontrer qu'il est « possible de protéger la Terre d'un astéroïde grâce à la technique de l'impacteur cinétique, sachant qu'aucun objet connu ne nous menace et que nous nous préparons avant d'en avoir besoin, pour offrir un plan robuste aux générations futures ».

Présentation de la mission Dart. © Nasa, Johns Hopkins APL, Steve Gribben, Jessica Tozer

Mesurer le succès de l'opération

Quant à Hera, il sera lancé en octobre 2024 par Ariane 6 et rejoindra Didymos en décembre 2028, quatre ans après l'impact de Dart. Cette arrivée tardive est « sans conséquence sur les mesures que l'on souhaite réaliser ». En effet, les propriétés qu'Hera doit mesurer « n'auront pas le temps de se modifier durant quatre années ». La taille du cratère formé « qui nous fournira des informations cruciales sur les propriétés mécaniques et la composition de sous-surface de l'astéroïde » ainsi que la « modification de l'orbite de Dimorphos autour du corps principal » seront bien celles consécutives à l'impact de Dart.

Tout l'intérêt d'Hera est de « mesurer le résultat de l'impact, c'est-à-dire la quantité de mouvements réellement transférée à Dimorphos lors de l'impact et l'endommagement subi sur la surface ». En raison des distances en jeu, s'il est effectué suffisamment à l'avance, un changement d'orbite de quelques millimètres peut faire la différence entre une planète percutée ou seulement survolée à bonne distance par un astéroïde.

Mieux comprendre le rôle clé les collisions dans le Système solaire

D'un point de vue scientifique, « cette mission est aussi d'un très grand intérêt », tient à souligner Patrick Michel. D'abord, avec une taille de seulement 160 mètres, « l'astéroïde Dimorphos, qui tourne autour de Didymos (780 m) sera le plus petit objet jamais visité, ce qui nous fait dire que l'on va encore franchir un pas dans le niveau de compréhension des objets de très faible gravité » et surtout on « s'attend à un bond considérable dans la compréhension et la modélisation des processus mises en jeu dans les collisions d'astéroïdes ». Et quand on sait le rôle majeur des collisions tout au long de l'histoire du Système solaire, des « avancées sont également attendues dans cette discipline ». Le rôle des collisions est primordial. Lors de la première phase, « on leur doit la formation des planétésimaux puis des planètes, par collisions à vitesses suffisamment faibles ; ensuite  des impacts géants ont façonné les planètes et formé un certain nombre de lunes. Aujourd'hui encore, des collisions ont lieu en nombre, qui laissent des traces sur toutes les surfaces solides du Système Solaire, et dans la ceinture d'astéroïdes où des collisions entre astéroïdes continuent à se produire et à créer de nouveaux fragments, dont certains finiront sur une trajectoire qui croise notre Planète. L'élaboration d'un scénario réaliste de l'histoire collisionnelle du Système solaire repose donc sur notre compréhension de ce phénomène, à des échelles bien plus grandes que celles accessibles dans les laboratoires terrestres ».

L'astéroïde binaire Didymos, composé de Didymos et Dimorphos, observé par le radiotélescope d'Arecibo en novembre 2003. © Arecibo Science Team, DR

Pour comprendre comment Hera va aider les scientifiques à mieux comprendre les mécanismes en jeu lors des collisions et à évaluer la chronologie des surfaces sur la base des cratères qu'elles contiennent, il faut savoir qu'aujourd'hui les « critères pour définir les résultats de ces collisions sont basés sur des expériences à échelle centimétrique réalisées en laboratoire ». Or, lors de la mission Hayabusa-2, « on s'est rendu compte que nos prédictions, sur la base de ces expériences, étaient très approximatives voire ne reflétaient pas la réalité du terrain ». En effet, dans des conditions de gravité faible, « la surface répond de façon complètement différente que ce que laissaient penser nos modèles ». Les données d'Hera sur le résultat de l'impact de Dart vont donc « permettre de faire un pas de géant dans les modélisations d'impacts et de réécrire les modèles d'histoire des collisions dans le Système solaire avec des critères validés aux bonnes échelles ».

Parmi les autres intérêts scientifiques de la mission, citons la « caractérisation inédite d'un système binaire et l'utilisation d'un radar à basse fréquence à bord du CubeSat Juventas pour sonder son intérieur, ce qui est une première ». Par ailleurs, la vitesse de rotation de Didymos étant très rapide, « selon son degré de cohésion, le corps central est peut-être à la limite de stabilité structurelle » ! Enfin, Hera va poser sur Dimorphos ses deux cubesats dont les « coefficients de rebond qui seront mesurés nous donneront encore des informations précieuses sur la réponse mécanique de la surface ».

Enfin, les données d'Hera ont aussi un grand intérêt pour l'exploitation et l'utilisation des ressources des astéroïdes. En effet, pour pouvoir exploiter les astéroïdes, il est nécessaire de bien comprendre comme ils réagissent à des sollicitations externes (perforation, dépôt d'atterrisseurs, extraction, activité de surface...), ce qui passe par la « maîtrise des opérations de proximité et la compréhension de la matière et de son comportement dans cet environnement de très faible gravité, dont les conditions sont impossibles à reproduire sur Terre ». L'expérience en matière d'opérations à proximité et les données d'Hera seront donc d'une très grande utilité pour la « conception des futurs outils d'interaction avec la surface d'un astéroïde, que ce soit pour en récolter des échantillons ou en exploiter les ressources, comme quelques pays l'envisagent déjà ».

  • La Nasa aimerait savoir comment protéger la Terre d'une éventuelle collision avec des astéroïdes.
  • Pour cela, elle a donné son feu vert à la construction de Dart, qui testera la technique de l'impact cinétique.
  • Si tout va bien, Dart pourrait se rendre en 2022 auprès de Didymos, un astéroïde binaire qui fait partie des géocroiseurs potentiellement dangereux.
Pour en savoir plus

Mission Dart : la Nasa veut dévier un astéroïde

Article de Rémy Decourt publié le 21/07/2017

La Nasa a donné son feu vert à la construction de Dart, la première mission de démonstration d'une technique de déviation d'astéroïde avec un impacteur cinétique. Celle-ci sera lancée en décembre 2020 à destination de l'astéroïde binaire Didymos.

Certes, aucun astéroïde (ou comète) connu ne suit une trajectoire de collision avec la Terre. D'ailleurs, à ce jour, les programmes de surveillance du ciel ont recensé environ 93 % des objets du Système solaire potentiellement dangereux pour la Terre, c'est-à-dire ceux dont l'orbite coupe celle de notre planète. Mais, au cas où, la Nasa veut tout de même vérifier s'il est possible de modifier l'orbite d'un de ces blocs rocheux. Ce sera l'objectif de la mission Dart. En décembre 2020, elle s'en ira percuter l'astéroïde binaire Didymos, composé de Didymos A (780 mètres) et Didymos B (160 mètres), afin de modifier de façon infime sa trajectoire.

Dart est une étape importante pour démontrer qu'il est possible de protéger la Terre d'un astéroïde grâce à la technique de l'impact cinétique (le but est de faire dévier de sa trajectoire l'objet percuté). La maîtrise de cette technologie est l'une des deux armes envisagées par la Nasa pour défendre notre planète contre un objet dangereux de grande taille. L'autre solution est l'explosion nucléaire à proximité.

L'Agence spatiale européenne (ESA) a toujours envie de participer à la mission Dart de la Nasa. Malgré l'annulation de sa participation, elle étudie l'intérêt d'envoyer un satellite plus petit avec des objectifs identiques pour la partie déviation de Didymos B. © ESA, scienceoffice.org

Évaluer la déviation de Didymos B

L'Agence spatiale européenne (ESA) devait participer à cette mission en fournissant le satellite AIM de surveillance de l'impact ainsi qu'en réalisant l'observation du cratère formé et celle de ses éjecta. AIM devait caractériser l'orbite de l'astéroïde mais aussi étudier en détail la surface du satellite et sa structure interne. Lors de sa dernière conférence au niveau ministériel, en décembre 2016, l'ESA a été contrainte d'annuler sa participation, faute de budget.

Lors du Salon de l'aéronautique et de l'espace du Bourget, le directeur de l'ESA s'est voulu optimiste et nous a confié qu'il souhaitait faire une nouvelle proposition aux États membres de l'ESA lors de la prochaine conférence ministérielle prévue en 2019. L'équipe du projet AIM doit remettre une nouvelle proposition de mission moins ambitieuse. Moins chère, celle-ci sera envoyée à bord d'un lanceur Vega C d'Arianespace. Ses objectifs seront limités à l'observation des conséquences de l'impact et du calcul des changements de l'orbite de Didymos B afin de permettre aux scientifiques de mieux déterminer les capacités de l'impact cinétique comme stratégie d'atténuation des astéroïdes. Elle arriverait sur site deux ans après l'impact.


Un test grandeur nature pour dévier un géocroiseur

Article de Laurent Sacco publié le 04/07/2017

Dans la perspective d'éviter la collision avec un astéroïde potentiellement dangereux, la Nasa songe, avec la mission Dart, à tester une des techniques de déviation de ces corps célestes. Sa cible serait l'un des membres du couple de géocroiseurs Didymos.

L'humanité ne pourra sans doute pas éviter une catastrophe au cours de la seconde moitié du XXIe siècle si elle ne dispose pas en abondance de l'énergie produite par la fusion contrôlée et des minerais que l'on peut rapporter sur Terre en exploitant les astéroïdes. Mais les géocroiseurs qui sont à notre portée sont aussi ceux qui nous menacent le plus car plusieurs d'entre eux, de par leurs tailles et leurs trajectoires, sont potentiellement dangereux. Ils pourraient nous faire disparaître comme cela est déjà arrivé dans le passé pour de nombreuses espèces sur Terre, à commencer par les dinosaures.

Pour éviter semblables évènements, plusieurs groupes de recherches, notamment à l'ESA et à la Nasa, travaillent donc sur des rendez-vous avec des astéroïdes. Que ce soit en prélude à leur exploitation ou pour les dévier suffisamment à temps pour sauver la Terre. Depuis quelque temps, les deux agences spatiales préparent une double mission à destination de (65803) Didymos, un géocroiseur binaire du groupe des astéroïdes Apollon, découvert le 11 avril 1996 par Spacewatch à l'observatoire de Kitt Peak (États-Unis). Baptisée Aida, cette mission devait à l'origine faire travailler en tandem l'impacteur Double Asteroid Redirection Test (Dart) développé par la Nasa, et l'orbiteur Aim de l'ESA, comme l'explique la vidéo ci-dessous.

Une vidéo sur la mission Aida. © ESA

Dart entrerait en collision avec Didymos B à 6 km/s

L'ESA est en train de revoir à la baisse sa participation au projet mais la Nasa, quant à elle, vient de faire savoir qu'elle poursuivait toujours le développement de Dart. Celui-ci entrerait en collision avec Didymoon alias Didymos B. De cette façon, et parce qu'il s'agit d'un astéroïde binaire, Didymos (son nom signifie jumeau en grec ancien) ne sera pas dévié de son orbite autour du Soleil et aucun risque ne sera pris de provoquer sa chute sur la Terre à court terme. Seule l'orbite de Didymos B autour de Didymos A devrait être modifiée. Rappelons que Didymoon, environ 150 m de diamètre, effectue une révolution en 11,9 heures autour de son frère de quelque 800 m de diamètre, distant d'environ 1,1 km.

La construction de Dart n'est pas encore lancée. La mission est donc toujours dans les limbes puisque seule la poursuite des études préparatoires a été confirmée. Mais si elle arrive jusqu'au lancement, ce sera pour profiter de l'approche au plus près de la Terre de Didymos, en 2022 puis en 2024. Didymos A est un astéroïde de type S donc principalement constitué de silicates de fer et de magnésium à l'instar d'Itokawa, visité par la sonde japonaise Hayabusa. On ne sait encore rien par contre de la composition de Didymos B.

Dans cette animation, on peut voir Dart percuter le plus petit des deux corps formant l'astéroïde binaire Didymos. © Nasa, JHUAPL

Dart, qui aura la taille d'un réfrigérateur, entrera en collision avec lui à la vitesse de 6 km/s, c'est-à-dire à peu près à celle d'une balle. Le résultat de l'impact pourra être observé depuis la Terre, ce qui nous donnera des renseignements sur la structure de Didymoon et surtout, permettra de vérifier nos idées sur l'effet de cet impact sur les modifications de l'orbite de Didymos B.

Si tout va bien, Dart sera donc la première mission permettant de tester la technique de déviation d'un astéroïde avec un impacteur cinétique. Il est probable cependant que la technique la plus sûre et la plus efficace sera celle du remorquage gravitationnel comme le soutient Jean-Pierre Luminet. Dans tous les cas, il faut repérer le ou les astéroïde(s) dangereux et agir des années avant son impact sur Terre.


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