Un vaisseau spatial de la NASA part en mission expérimentale pour détourner un astéroïde. Une petite sonde spatiale de la NASA a décollé de la Californie tôt mercredi à bord d’une fusée Falcon 9 de SpaceX pour une mission inédite visant à modifier l’orbite d’un astéroïde. Cette technique est pionnière et pourrait un jour être utilisée pour détourner un astéroïde de sa trajectoire de collision avec la Terre.
La mission DART (Double Asteroid Redirection Test), d’un coût de 330 millions de dollars, vise un astéroïde de la taille d’un stade appelé Dimorphos. En septembre prochain, le vaisseau spatial percutera l’astéroïde à une vitesse d’environ 24 000 kilomètres par heure (15 000 mph) pour le faire dévier légèrement de sa trajectoire.
Les scientifiques utiliseront des télescopes sur Terre pour mesurer dans quelle mesure la collision modifie l’orbite de Dimorphos autour de son astéroïde compagnon plus grand, appelé Didymos. Ces données permettront aux scientifiques de déterminer l’efficacité d’un engin spatial à impact cinétique contre un autre astéroïde qui pourrait constituer une menace future pour la Terre.
DART est la première mission de défense planétaire de l’humanité et fait partie d’une nouvelle division de la NASA créée pour trouver, caractériser et potentiellement protéger la Terre des astéroïdes dans notre région du système solaire.
« DART est un démonstrateur technologique », a déclaré Elena Adams, ingénieur des systèmes de mission de DART au laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins, qui a développé la mission pour la NASA. « Nous faisons la démonstration d’une variété de technologies. La chose la plus importante que nous démontrons est la capacité d’impacter un astéroïde. Pour vous donner une idée de la difficulté de la tâche, nous parcourons 107 millions de kilomètres pour frapper un objet d’une taille de 0,1 mile. »
« Ce que nous essayons d’apprendre, c’est comment dévier une menace qui arriverait », a déclaré Thomas Zurbuchen, chef de la direction de la mission scientifique de la NASA. « Rassurez-vous, cette roche en ce moment n’est pas une menace, et elle ne le sera ni avant ni après. De tous les objets géocroiseurs que nous connaissons aujourd’hui, aucun ne représente une menace d’ici une centaine d’années. »
L’engin spatial DART, qui pèse 616 kilos, a décollé de la base spatiale de Vandenberg, en Californie, à 1 h 21 min 2 s HNE mercredi (6 h 21 min 2 s GMT ; 22 h 21 min 2 s HNP mardi) au sommet d’une fusée Falcon 9 de SpaceX.
Neuf moteurs principaux Merlin 1D ont atteint la pleine puissance pour propulser le lanceur de 70 mètres de haut hors de l’aire de lancement avec une poussée de 1,7 million de livres. Après avoir traversé une faible couche de brume, la Falcon 9 s’est élancée dans un ciel clair en direction du sud-sud-est depuis la base de lancement de Vandenberg, sur la côte centrale de la Californie.
Le premier étage de la fusée, désigné B1063 dans l’inventaire de SpaceX, s’est détaché deux minutes et demie après le début de la mission. Le booster est redescendu dans l’atmosphère et a effectué un atterrissage propulsif sur le vaisseau drone « Of Course I Still Love You » de SpaceX, stationné à environ 650 kilomètres de Vandenberg, dans l’océan Pacifique.
L’atterrissage a marqué la fin du troisième voyage aller-retour dans l’espace du premier étage réutilisable.
Pendant ce temps, le deuxième étage à usage unique de la Falcon 9 a brûlé son moteur pendant près de six minutes pour atteindre une orbite de stationnement préliminaire avec le vaisseau spatial DART. Une deuxième combustion, d’une durée de près d’une minute, a débuté 28 minutes après le décollage pour accélérer la DART à une vitesse de plus de 39 000 kilomètres par heure (24 000 mph), la plaçant sur une trajectoire lui permettant d’échapper à la gravité terrestre.
La fusée a déployé l’engin spatial DART environ 55 minutes après le début de la mission. Une vue en direct du lanceur a montré la sonde s’éloignant du deuxième étage du Falcon 9.
DART est la première sonde interplanétaire de la NASA à être lancée par une fusée SpaceX. La NASA a confirmé par la suite que les contrôleurs au sol ont établi des communications avec la DART, d’abord par le biais d’une antenne de l’Agence spatiale européenne en Australie, puis par la station Deep Space Network de la NASA en Espagne.
La DART a ensuite déployé deux ailes de panneaux solaires générateurs d’énergie d’une portée de plus de 19 mètres d’un bout à l’autre. Les panneaux solaires déployés, fabriqués par Redwire, sont les premiers de leur genre à voler dans une mission dans l’espace lointain, après avoir été utilisés sur la Station spatiale internationale.
Didymos et Dimorphos, le système d’astéroïdes binaires ciblé par DART, orbitent autour du soleil selon une trajectoire allongée qui les amène occasionnellement dans le voisinage de la Terre.
Ils sont donc classés parmi les astéroïdes géocroiseurs, mais les scientifiques affirment qu’ils ne représentent aucune menace à court terme. Aucune mission spatiale n’a jamais exploré Didymos et Dimorphos, mais les scientifiques qui les ont observés à l’aide de télescopes affirment que ces astéroïdes mesurent respectivement environ 780 mètres et 160 mètres de diamètre.
Les scientifiques estiment qu’il devrait y avoir environ 25 000 astéroïdes géocroiseurs de la taille de Dimorphos. Un astéroïde de cette taille qui heurterait la Terre pourrait anéantir une zone métropolitaine et faire de nombreuses victimes.
Selon la NASA, les études ont permis de découvrir environ 40 % des astéroïdes géocroiseurs de taille similaire. Les scientifiques ont découvert plus de 95 % de la population des astéroïdes géocroiseurs les plus gros, de classe 1 kilomètre (0,6 mile), qui pourraient causer des dommages à l’échelle mondiale s’ils frappaient notre planète. Le pourcentage est beaucoup plus faible pour les astéroïdes plus petits, mais ils présentent un risque plus limité.
La NASA prévoit de lancer sa deuxième mission de défense planétaire, un télescope infrarouge qui succédera à DART, en 2026, afin de trouver la plupart des astéroïdes géocroiseurs dangereux non détectés.
« Notre travail actuel avec la mission DART est une possibilité de ce que nous pourrions faire si nous trouvions un astéroïde sur une trajectoire d’impact avec la Terre », a déclaré Lindley Johnson, responsable de la défense planétaire de la NASA. « Nous testons donc cette technique d’impacteur cinétique, qui consiste à envoyer un engin spatial sur l’astéroïde à grande vitesse pour réduire un peu la vitesse de sa trajectoire, et cela évolue dans le futur. »
Un petit ajustement de la vitesse pourrait entraîner de grands changements dans la position de l’astéroïde des années ou des décennies plus tard, ce qui signifie qu’avec un avertissement suffisant, un engin spatial relativement compact pourrait suffire à protéger la Terre d’un impact.
« Notre objectif est de trouver ces objets très loin dans le temps et très loin de la Terre, et d’être en mesure d’effectuer ce changement d’orbite plusieurs années à l’avance, de sorte qu’il ne faille pas grand-chose pour les changer du tout au tout », a déclaré Johnson. Avec un lancement à l’heure mercredi, l’arrivée de DART à Dimorphos est provisoirement prévue pour le 26 septembre 2022, selon Adams.
Au cours des dix prochains mois, DART mettra à l’épreuve plusieurs nouvelles technologies qui pourraient être utilisées sur de futures sondes spatiales.
Le propulseur commercial évolutif au xénon de la NASA, ou NEXT-C, est un élément de démonstration technologique de la mission DART. Mis au point par le Glenn Research Center de la NASA et Aerojet Rocketdyne, le nouveau propulseur est une version améliorée et plus puissante du système de propulsion ionique utilisé lors de précédentes missions spatiales de la NASA.
Le propulseur NEXT-C de DART n’est pas nécessaire pour que l’engin atteigne l’astéroïde Dimorphos, mais une série de brûlages « neutres » du système de propulsion ionique au cours des prochains mois permettra de faire la démonstration du moteur en vue de son utilisation sur de futures sondes.
Les systèmes de propulsion ionique fonctionnent à faible poussée, mais ils peuvent fonctionner en continu pendant des mois ou des années tout en consommant relativement peu de carburant. Ils fonctionnent en accélérant un gaz ionisé à l’aide d’électricité. Dans le cas de DART, l’électricité sera générée par deux panneaux solaires déroulants, une technologie relativement nouvelle elle aussi.
L’EICC transporte également des antennes radio plates, une autre des démonstrations technologiques de la mission.
La mission DART devait être lancée en juillet, mais la NASA a annoncé au début de l’année que le lancement serait reporté à novembre en raison de retards dans la livraison de l’instrument principal et des panneaux solaires de l’engin spatial.
La NASA a déclaré que le retard était dû à des « difficultés techniques » liées au système d’imagerie Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation, ou DRACO, qui a dû être renforcé pour s’assurer qu’il puisse résister aux contraintes d’un lancement de fusée.
La caméra DRACO prendra des photos des astéroïdes Didymos et Dimorphos juste avant l’impact, recueillant des informations sur l’emplacement des astéroïdes pour aider la DART à naviguer vers un point de visée au centre de Dimorphos.
La livraison des panneaux solaires de déploiement du vaisseau spatial a également été retardée en raison de problèmes de chaîne d’approvisionnement, en partie imputés à la pandémie COVID-19.
Un petit CubeSat fourni par l’Agence spatiale italienne est parti dans l’espace avec DART. Il sera déployé en septembre prochain, environ 10 jours avant l’impact avec Dimorphos. L’engin spatial compagnon, baptisé LICIACube, adoptera une trajectoire décalée par rapport à celle de DART, ce qui lui permettra de passer à proximité et d’observer la collision à l’aide de deux caméras optiques.
DART prendra le contrôle autonome de son vol environ quatre heures avant de s’écraser sur Dimorphos. L’engin spatial utilisera des algorithmes de navigation embarqués sophistiqués dérivés des systèmes de guidage de missiles, appelés SMART Nav (Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation).
Les corrections nécessaires pour guider le DART vers Dimorphos seront trop rapides pour que le contrôle de mission puisse les commander, et il y aura un délai de communication de 38 secondes entre la position de l’astéroïde et la Terre, soit une distance d’environ 11 millions de kilomètres (6,8 millions de miles).
Douze propulseurs alimentés à l’hydrazine dirigeront DART sur sa trajectoire de collision finale.
DART transmettra des vidéos en direct vers la Terre à partir de ses caméras DRACO. En raison de l’approche à grande vitesse et de la petite taille de Dimorphos, l’astéroïde cible ne sera visible dans le viseur du DRACO que dans la dernière heure avant l’impact.
« À quatre minutes environ, nous commençons enfin à voir la forme de Dimorphos, et quatre minutes plus tard, nous le percutons », a déclaré Adams. « Il n’y a donc pas beaucoup de temps pour réagir, et nous devons avoir raison du premier coup. »
La collision détruira DART et laissera probablement un petit cratère sur Dimorphos. Viendront ensuite les observations télescopiques qui permettront de surveiller l’astéroïde double pour déceler tout changement dans son orbite. Actuellement, Dimorphos tourne autour de son plus grand compagnon environ une fois toutes les 11 heures et 55 minutes. Les responsables s’attendent à ce que cette période orbitale change d’environ 10 minutes en raison du transfert d’énergie cinétique causé par le crash de la DART.
« Avec cela, nous pouvons faire une grande partie de l’analyse dont nous avons besoin pour déterminer l’efficacité de l’utilisation de l’impact cinétique comme outil, comme l’une des stratégies, pour protéger la Terre des impacts d’astéroïdes », a déclaré Ed Reynolds, chef de projet de DART à l’APL.
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