Renforcer la défense des planètes et des engins spatiaux contre les astéroïdes
Les missions basées sur les astéroïdes, qu’il s’agisse de défense planétaire, de science ou d’exploitation minière, nécessitent des avancées en matière de modèles numériques, de développement de charges utiles, de techniques de traitement des données et de capacités opérationnelles. Réunissant des chercheurs du monde universitaire et de l’industrie, le projet NEO-MAPP, financé par l’UE, a permis de réaliser des progrès considérables dans ces domaines. «Nous avons considérablement amélioré les modèles numériques décrivant la dynamique des objets géocroiseurs (NEO pour «near-Earth object») et leur réaction aux forces extérieures, en particulier les impacts cinétiques pour la déflexion», note Patrick Michel, coordinateur du projet. «Les missions précédentes nous ont appris que les astéroïdes se comportent de manière inattendue dans leur environnement à faible gravité en raison de leur faible masse. Nous avons donc dû adapter nos modèles pour simuler avec précision les réactions des NEO à divers processus et interactions.»
Des avancées révolutionnaires dans la modélisation des impacts d’astéroïdes
Les capacités de modélisation avancées de NEO-MAPP ont permis de réaliser des progrès significatifs dans la compréhension des processus d’impact et de l’état physique des NEO, y compris les binaires. Ces nouvelles stratégies peuvent être appliquées à grande échelle, de la formation de cratères à la surface des planètes au blindage des engins spatiaux contre les impacts de micrométéorites. «Nous avons développé une nouvelle approche pour modéliser l’ensemble du processus d’impact sur les astéroïdes faiblement structurés», déclare Patrick Michel. «Cette démarche fait suite à la découverte surprenante que certains astéroïdes, malgré la présence de nombreux blocs rocheux, se comportaient comme s’ils étaient constitués d’un milieu sans cohésion lorsqu’ils interagissaient avec les outils d’échantillonnage Hayabusa2 de la JAXA et OSIRIS-REx de la NASA.» Les modèles numériques précédents ont eu du mal à simuler les impacts sur de telles surfaces. Cependant, la nouvelle méthode de NEO-MAPP, validée par comparaison avec les résultats de l’expérience d’impact de Hayabusa2 sur l’astéroïde Ryugu, s’est avérée fructueuse. Cette approche a ensuite été utilisée pour prédire l’impact de la mission DART de la NASA sur Dimorphos, la lune mineure de l’astéroïde binaire Didymos. «Nos simulations semblent correspondre aux observations au sol, ce qui suggère que Dimorphos s’est remodelée après l’impact, une découverte que nous espérons confirmer avec la prochaine mission https://www.esa.int/Space_Safety/Hera (Hera)», ajoute Patrick Michel.
Améliorer le niveau de préparation des charges utiles et des simulateurs
Une autre activité du projet a été consacrée à l’avancement de la maturité de plusieurs instruments européens, tant spatiaux que terrestres, qui jouent un rôle crucial dans la défense planétaire. Ces instruments comprenaient l’altimètre laser PALT, le gravimètre GRASS, et l’expérience radio scientifique et la liaison inter-satellite embarquées de la mission Hera. Au-delà de la mission Hera, des progrès significatifs ont été réalisés dans le développement d’un sismomètre et d’un système radar à haute fréquence. En améliorant ces instruments, l’équipe s’est concentrée sur la mesure des surfaces des NEO, des sous-surfaces peu profondes et des propriétés intérieures, des propriétés géologiques qui influencent considérablement la réponse d’un astéroïde à des actions extérieures. L’équipe a également mis au point des algorithmes et des simulateurs pour les opérations de proximité immédiate et l’analyse des données de la charge utile. «Lorsqu’un engin spatial se pose sur un astéroïde, tous nos outils d’analyse de données doivent fonctionner. Notre mission est de tirer le maximum d’informations des différents instruments embarqués et de maximiser leur potentiel en combinant leurs données», souligne Patrick Michel. «Par exemple, nous utilisons à la fois des images et des données laser pour obtenir la forme la plus précise possible de l’astéroïde.» NEO-MAPP a également contribué à l’élaboration de stratégies efficaces en matière de guidage, de navigation et de contrôle pour l’atterrissage sur des corps dans des environnements à faible gravité. La mesure de la réponse de la surface (par exemple à l’aide d’accéléromètres) par le biais d’interactions directes avec des engins spatiaux compacts tels que les CubeSats ou les micro-landers est essentielle pour déterminer la résistance et la souplesse d’un astéroïde. «Le lancement de Hera étant prévu pour octobre 2024, il est possible d’envisager une mission de rendez-vous avec Apophis en 2029, à l’instar de la mission RAMSES étudiée par l’Agence européenne pour la recherche. Le financement d’une telle mission apporterait une valeur ajoutée à NEO-MAPP, car nous souhaitons détailler le scénario de la mission, valider les simulations de rencontre et développer des techniques innovantes pour la charge utile et le traitement des données», conclut Patrick Michel.
Mots‑clés
NEO-MAPP, astéroïde, impact, modèles, charge utile, engin spatial, mission Hera, Hayabusa2, RAMSES