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Comment dévier un astéroïde – HeritageDaily

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Le 13 avril 2029, un morceau de roche spatiale glacée, plus large que la Tour Eiffel n’est grande, traversera la Terre à 30 kilomètres par seconde, effleurant la sphère de satellites géostationnaires de la planète.

Ce sera l’approche la plus proche par l’un des plus grands astéroïdes traversant l’orbite de la Terre au cours de la prochaine décennie.

Les observations de l’astéroïde, connu sous le nom de 99942 Apophis, pour le dieu égyptien du chaos, ont suggéré une fois que son survol de 2029 le mènerait à travers un trou de serrure gravitationnel – un emplacement dans le champ de gravité de la Terre qui entraînerait la trajectoire de l’astéroïde de telle sorte que lors de son prochain survol, en 2036, cela aurait probablement un impact dévastateur.

Heureusement, des observations plus récentes ont confirmé que l’astéroïde passera par la Terre sans incident en 2029 et 2036. Néanmoins, la plupart des scientifiques croient qu’il n’est jamais trop tôt pour envisager des stratégies pour dévier un astéroïde si l’on était sur un cours intensif avec notre maison. planète.

Maintenant, les chercheurs du MIT ont conçu un cadre pour décider quel type de mission serait le plus efficace pour dévier un astéroïde entrant. Leur méthode de décision prend en compte la masse et l’élan d’un astéroïde, sa proximité avec un trou de serrure gravitationnel et le temps d’avertissement que les scientifiques ont d’une collision imminente – qui ont tous des degrés d’incertitude, que les chercheurs ont également pris en compte pour identifier le mission la plus réussie pour un astéroïde donné.

Les chercheurs ont appliqué leur méthode à Apophis et à Bennu, un autre astéroïde proche de la Terre qui est la cible d’OSIRIS-REx, une mission opérationnelle de la NASA qui prévoit de restituer un échantillon du matériau de surface de Bennu à la Terre en 2023. REXIS, un instrument conçu et construit par les étudiants du MIT, fait également partie de cette mission et sa tâche est de caractériser l’abondance des éléments chimiques à la surface.

Dans un article paru ce mois-ci dans la revue Acta Astronautica, les chercheurs utilisent leur carte de décision pour définir le type de mission qui aurait probablement le plus de succès pour dévier Apophis et Bennu, dans divers scénarios dans lesquels les astéroïdes pourraient se diriger vers un trou de serrure gravitationnel. Ils disent que la méthode pourrait être utilisée pour concevoir la configuration et la campagne de mission optimales pour dévier un astéroïde proche de la Terre potentiellement dangereux.

«Les gens ont surtout envisagé des stratégies de déviation de dernière minute, lorsque l’astéroïde a déjà traversé un trou de serrure et se dirige vers une collision avec la Terre», explique Sung Wook Paek, auteur principal de l’étude et ancien étudiant diplômé du département de Aéronautique et astronautique. “Je souhaite empêcher le passage de trous de serrure bien avant l’impact sur la Terre. C’est comme une frappe préventive, avec moins de dégâts. “

Les co-auteurs de Paek au MIT sont Olivier de Weck, Jeffrey Hoffman, Richard Binzel et David Miller.

Dévier un tueur de planète

En 2007, la NASA a conclu dans un rapport soumis au Congrès américain que dans le cas où un astéroïde se dirigerait vers la Terre, le moyen le plus efficace de le dévier serait de lancer une bombe nucléaire dans l’espace. La force de sa détonation ferait exploser l’astéroïde, bien que la planète devrait alors faire face à toute retombée nucléaire. L’utilisation d’armes nucléaires pour atténuer les impacts d’astéroïdes reste une question controversée dans la communauté de la défense planétaire.

La deuxième meilleure option était d’envoyer un «impacteur cinétique» – un vaisseau spatial, une fusée ou un autre projectile qui, s’il visait juste la bonne direction, avec une vitesse adéquate, devrait entrer en collision avec l’astéroïde, transférer une partie de son élan, et déviez-le bien sûr.

«Le principe de base de la physique est un peu comme jouer au billard», explique Paek.

Pour que tout impacteur cinétique réussisse, cependant, de Weck, professeur d’aéronautique et d’astronautique et de systèmes d’ingénierie, dit que les propriétés de l’astéroïde, telles que sa masse, son élan, sa trajectoire et sa composition de surface doivent être connues «aussi précisément que possible». . ” Cela signifie que, lors de la conception d’une mission de déviation, les scientifiques et les chefs de mission doivent tenir compte de l’incertitude.

«Est-ce important si la probabilité de réussite d’une mission est de 99,9% ou seulement 90%? Quand il s’agit de dévier un tueur de planète potentiel, vous pariez que c’est le cas », dit de Weck. «Par conséquent, nous devons être plus intelligents lorsque nous concevons des missions en fonction du niveau d’incertitude. Personne n’a examiné le problème de cette façon auparavant. »

Fermer un trou de serrure

Paek et ses collègues ont développé un code de simulation pour identifier le type de mission de déviation d’astéroïdes qui aurait les meilleures chances de succès, étant donné l’ensemble des propriétés incertaines d’un astéroïde.

Les missions qu’ils ont envisagées comprennent un impacteur cinétique de base, dans lequel un projectile est tiré dans l’espace pour pousser un astéroïde hors de sa trajectoire. D’autres variantes impliquaient l’envoi d’un éclaireur pour mesurer d’abord l’astéroïde pour affiner les spécifications d’un projectile qui serait envoyé plus tard, ou l’envoi de deux éclaireurs, l’un pour mesurer l’astéroïde et l’autre pour pousser légèrement l’astéroïde hors de sa trajectoire avant qu’un projectile plus gros ne soit par la suite lancé pour que l’astéroïde manque la Terre avec une quasi-certitude.

Les chercheurs ont alimenté les variables spécifiques à la simulation telles que la masse, l’élan et la trajectoire de l’astéroïde, ainsi que la plage d’incertitude de chacune de ces variables. Plus important encore, ils ont pris en compte la proximité d’un astéroïde avec un trou de serrure gravitationnel, ainsi que le temps dont les scientifiques disposent avant qu’un astéroïde ne passe par le trou de serrure.

“Un trou de serrure est comme une porte – une fois qu’il est ouvert, l’astéroïde impactera la Terre peu de temps après, avec une forte probabilité”, explique Paek.

Les chercheurs ont testé leur simulation sur Apophis et Bennu, deux des rares astéroïdes pour lesquels l’emplacement de leurs trous de serrure gravitationnels par rapport à la Terre est connu. Ils ont simulé différentes distances entre chaque astéroïde et leur trou de serrure respectif, et ont également calculé pour chaque distance une région «refuge» où un astéroïde devrait être dévié afin d’éviter à la fois un impact avec la Terre et le passage par tout autre trou de serrure à proximité.

Ils ont ensuite évalué lequel des trois principaux types de missions serait le plus efficace pour dévier l’astéroïde dans un port sûr, en fonction du temps dont les scientifiques disposent pour se préparer.

Par exemple, si Apophis passera par un trou de serrure dans cinq ans ou plus, alors il y a suffisamment de temps pour envoyer deux éclaireurs – l’un pour mesurer les dimensions de l’astéroïde et l’autre pour le pousser légèrement hors piste comme test – avant d’envoyer un impacteur principal . Si le passage de trou de serrure se produit dans les deux à cinq ans, il peut être temps d’envoyer un éclaireur pour mesurer l’astéroïde et régler les paramètres d’un projectile plus gros avant d’envoyer l’impacteur pour détourner l’astéroïde. Si Apophis passe à travers son trou de serrure dans un an de la Terre ou moins, Paek dit qu’il est peut-être trop tard.

«Même un impacteur principal pourrait ne pas être en mesure d’atteindre l’astéroïde dans ce délai», explique Paek.

Bennu est un cas similaire, bien que les scientifiques en sachent un peu plus sur sa composition matérielle, ce qui signifie qu’il n’est peut-être pas nécessaire d’envoyer des éclaireurs enquêteurs avant de lancer un projectile.

Avec le nouvel outil de simulation de l’équipe, Peak prévoit d’estimer le succès d’autres missions de déviation à l’avenir.

«Au lieu de changer la taille d’un projectile, nous pourrions être en mesure de changer le nombre de lancements et d’envoyer plusieurs vaisseaux spatiaux plus petits pour entrer en collision avec un astéroïde, un par un. Ou nous pourrions lancer des projectiles à partir de la lune ou utiliser des satellites disparus comme impacteurs cinétiques », explique Paek. “Nous avons créé une carte de décision qui peut aider à prototyper une mission.” – Lire le document complet

MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Image d’en-tête – Domaine public

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