La NASA va projeter un vaisseau spatial sur un astéroïde. Les choses pourraient devenir chaotiques.

NASA/Johns Hopkins APL

Les dinosaures n'avaient pas de programme spatial, alors quand un astéroïde s'est dirigé vers la Terre avec leur nom il y a 65 millions d'années, ils n'ont eu aucun avertissement et aucun moyen de se défendre. Nous savons comment cela s'est passé.

Les humains sont, à juste titre, désireux d'éviter le même sort. Plus tard cette année, la NASA lancera une mission pour s'entraîner à dévier un futur astéroïde terrestre. le Test de double redirection d'astéroïdes (DART) devrait être lancé dès le 24 novembre (ou jusqu'en février 2022 ) et mettra un an pour atteindre sa cible : Dimorphos, un astéroïde de la taille d'un stade qui orbite autour d'un astéroïde beaucoup plus gros appelé Didymos.

Le plan est de frapper Dimorphos à une vitesse de 6,5 kilomètres par seconde avec le vaisseau spatial DART de la taille d'une voiture, qui pèse environ un tiers de tonne, modifiant son orbite de près de 12 heures autour de Didymos de quelques minutes. Une mission de l'Agence spatiale européenne arrivant cinq ans plus tard, appelée Hera, vérifiera si la mission a fonctionné. L'impact n'aura qu'un faible effet sur l'orbite, mais cela devrait suffire à dévier un astéroïde de la trajectoire de la Terre à l'avenir, à condition que nous le frappions suffisamment à l'avance. Nous faisons cela pour avoir la capacité de prévenir une catastrophe naturelle vraiment catastrophique, déclare Tom Statler, scientifique du programme DART au siège de la NASA à Washington, DC.

Les changements potentiels de l'orbite de Dimorphos ont été bien étudiés. Mais jusqu'à présent, nous ne savons pas grand-chose de ce qui arrivera à Dimorphos lui-même après l'impact. Un document publié dans la revue Icare documente les premières simulations pour le savoir.

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Ce vaisseau spatial est en cours de préparation pour une mission à sens unique visant à dévier un astéroïde Est-ce que percuter une roche spatiale à 15 000 milles à l'heure peut l'empêcher de toucher la Terre ? La mission DART vise à le découvrir.

Dirigés par Harrison Agrusa de l'Université du Maryland, les chercheurs ont modélisé à quel point DART pourrait modifier la rotation ou la rotation de Dimorphos en calculant comment l'élan de l'impact modifiera le roulis, le tangage et le lacet de l'astéroïde. Les résultats pourraient être dramatiques. Il pourrait commencer à s'effondrer et entrer dans un état chaotique, dit Agrusa. C'était vraiment une grosse surprise.

La rotation inattendue pose des défis intéressants. Cela ajoutera à la difficulté d'atterrir sur l'astéroïde, ce que l'ESA espère tenter avec deux petits engins spatiaux dans le cadre de sa mission Hera. Cela pourrait également compliquer les futures tentatives de déviation d'un astéroïde lié à la Terre, car toute rotation peut affecter la trajectoire d'un astéroïde dans l'espace.

Lorsque DART percute Dimorphos, l'énergie de l'impact sera comparable à l'explosion de trois tonnes de TNT, envoyant des milliers de débris cracher dans l'espace . Statler le décrit comme une voiturette de golf voyageant à 15 000 milles à l'heure et percutant le côté d'un stade de football. La force de l'impact n'entraînera pas de changements immédiats dans la rotation de Dimorphos, mais en quelques jours, les choses commenceront à changer, selon Agrusa et son équipe.

Bientôt, Dimorphos commencera à vaciller très légèrement. Cette oscillation grandira et grandira à mesure que l'élan de l'impact déséquilibrera la rotation de Dimorphos, sans frottement dans le vide de l'espace pour la ralentir. Dimorphos peut commencer à tourner dans un sens et dans l'autre. Il peut commencer à tourner le long de son axe longitudinal, comme une rôtissoire. Pour un observateur sur Didymos regardant dans le ciel, ce satellite apparemment calme prendra une nouvelle forme - commençant à se balancer sauvagement d'avant en arrière, ses côtés auparavant cachés apparaissant maintenant.

En quelques semaines, Dimorphos pourrait tellement tourner qu'il entrerait dans un état de culbutage chaotique où il tournerait de manière incontrôlable autour de ses axes. Dans des scénarios plus extrêmes, le verrou de marée avec Didymos pourrait se rompre complètement et Dimorphos pourrait commencer à basculer éperdument, dit Agrusa.

Ce qui se passera exactement dépendra de quelques éléments. La forme de Dimorphos jouera un rôle important - si elle est plus allongée que sphérique, elle tournera de manière plus chaotique. Les observations radar jusqu'à présent suggèrent qu'il est allongé, mais nous ne le saurons que quelques heures avant que DART ne frappe, quand il obtiendra ses premières vues de sa petite cible.

Le lieu de l'impact jouera également un rôle. DART visera le centre de Dimorphos, le but étant de transmettre la plus grande quantité de force afin de modifier son orbite, mais plus il est décentré, plus la rotation résultante sera chaotique. Dans la plupart des scénarios, cependant, Dimorphos devrait osciller de façon spectaculaire d'avant en arrière ou tomber dans de nombreuses directions en quelques semaines.

Lorsque la mission Hera de l'ESA arrivera cinq ans plus tard, la scène pourrait être assez dramatique, avec Dimorphos tournant sauvagement sur son orbite autour de Didymos en raison de l'influence de l'humanité. Il faudra probablement des décennies, voire des siècles, avant que le remorqueur gravitationnel de Didymos ne ramène Dimorphos à son état d'origine, présumé verrouillé par les marées. La possibilité qu'Hera puisse trouver Dimorphos dans un état de culbutage chaotique est vraiment intéressante et vraiment excitante, dit Statler.

L'arrivée d'Héra sera le seul moyen de savoir avec certitude ce qui est arrivé à la rotation de Dimorphos, car DART sera détruit par l'impact et Dimorphos est trop petit pour être vu en détail depuis la Terre. Un petit satellite de fabrication italienne appelé LICIACube sera déployé avant l'impact et prendra des images pendant l'événement au fur et à mesure qu'il passe, mais il ne le fera que pendant quelques minutes, pas assez longtemps pour voir le vacillement s'installer.

Hera prévoit également de déployer deux satellites plus petits qui tenteront d'atterrir à la surface de Dimorphos. Le mouvement de culbute ne devrait pas entraver ces efforts, mais il pourrait les rendre plus difficiles. Sans une bonne planification de la rotation chaotique, les deux petits véhicules pourraient rebondir et ne pas tout à fait se retrouver là où les scientifiques le souhaitent. Atterrir sur un si petit corps est de toute façon difficile, explique Patrick Michel du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), l'un des chefs de mission sur Hera et co-auteur de l'article d'Agrusa. Mais [cela] ne facilite pas les choses.

Le mouvement de culbute de Dimorphos ne devrait pas affecter la répétition générale de DART pour un jour sauver la Terre, ni ne représentera-t-il un danger pour nous sur la planète, mais il pourrait y avoir des informations scientifiquement utiles sur l'événement. L'état de rotation des astéroïdes pourrait affecter d'autres propriétés, telles que la quantité de lumière solaire qu'ils réfléchissent, ce qui peut avoir un impact sur leurs trajectoires - peut-être quelque chose à prendre en compte lors d'une future mission de déviation d'astéroïdes. Ce n'est pas aussi simple que de faire s'écraser un vaisseau spatial sur l'astéroïde, explique l'astronome Paul Wiegert de l'Université de Western Ontario. Il y a beaucoup de physique que vous devez comprendre.

Observer le système pendant des années, des décennies, voire des siècles nous donnera également une occasion sans précédent de voir comment un système binaire d'astéroïdes évolue après avoir subi un impact comme celui-ci. Héra seule pourrait nous donner une indication de la force de l'effet de marée pour ramener le système à son état normal, nous aidant à comprendre la relation gravitationnelle entre deux astéroïdes comme ceux-ci.

Nous sommes sur le point de voir ce qui se passe lorsque nous claquons une voiturette de golf dans un stade. Les résultats pourraient être, eh bien, plutôt chaotiques. C'est très cool, dit Federica Spoto, qui étudie la dynamique des astéroïdes au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dans le Massachusetts. Nous modifions vraiment un système.

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