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Veiller à ce que le déflecteur d'astéroïdes à impact cinétique DART de la NASA atteigne sa cible

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Bien que le risque qu'un astéroïde percute la Terre soit faible, même un astéroïde relativement petit, d'environ 150 mètres de diamètre, transporte suffisamment d'énergie pour provoquer des dégâts importants autour du site d'impact.

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La NASA dirige les efforts déployés aux États-Unis et dans le monde entier pour détecter et suivre les astéroïdes potentiellement dangereux et pour étudier les technologies permettant d'atténuer ou d'éviter les impacts sur la Terre. Si un astéroïde était découvert et déterminé comme étant sur une trajectoire de collision avec la Terre, une réponse pourrait être de lancer un "impacteur cinétique" - un vaisseau spatial à grande vitesse qui dévierait l'astéroïde en le percutant, modifiant légèrement l'orbite de l'astéroïde pour qu'il manque la Terre. La mission DART (Double Asteroid Redirection Test) de la NASA sera la première à démontrer la déviation d'un astéroïde à l'aide d'un impacteur cinétique

DART testera la technologie des impacteurs cinétiques en ciblant un astéroïde double qui ne risque pas d'entrer en collision avec la Terre et qui ne constitue donc pas une menace réelle pour la planète. Le système est composé de deux astéroïdes : le plus grand, Didymos (diamètre : 780 mètres, 0,48 miles), et le plus petit, Dimorphos (diamètre : 160 mètres, 525 pieds), qui est en orbite autour du plus grand astéroïde. DART, qui a été lancé le mercredi 24 novembre à 1 h 21 HNE à bord d'une fusée Falcon 9 de SpaceX depuis le complexe de lancement 4 Est de la base spatiale de Vandenberg en Californie, heurtera Dimorphos presque de plein fouet, ce qui réduira de plusieurs minutes le temps que met le petit astéroïde lunette à orbiter autour de Didymos. La mission est dirigée par le Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) à Laurel, dans le Maryland, pour le compte du Planetary Defense Coordination Office de la NASA et bénéficie du soutien de plusieurs centres de la NASA.

Des scientifiques et des ingénieurs du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, vérifient la trajectoire de vol de la mission et effectuent des simulations informatiques qui prédisent comment l'impact pourrait modifier l'orbite de Dimorphos. L'équipe effectuera également des observations télescopiques pour déterminer la quantité et la composition des poussières et des matières volatiles (matières facilement vaporisées) libérées lors de l'impact.

"Nous sommes un contrôle indépendant des calculs de trajectoire de la mission", a déclaré Brent Barbee, responsable de la vérification et de la validation de la dynamique et responsable du soutien à la dynamique de vol de la DART à Goddard. Goddard a utilisé son générateur de trajectoires de mission évolutif (EMTG), développé en interne, pour fournir une vérification et une validation indépendantes des trajectoires de la mission DART à différents stades du développement de la mission et évaluer la capacité de la mission à s'adapter à une poussée manquée et à d'autres imprévus.

"Nous avons également utilisé l'EMTG pour soutenir des études indépendantes d'optimisation de trajectoire pour DART. Ces études ont évalué les meilleures trajectoires de vol pour le vaisseau spatial compte tenu de ses objectifs, de ses capacités et de ses limites", a déclaré Bruno Sarli de Goddard et Heliospace Corporation, Berkeley, Californie, membre de l'équipe d'optimisation des trajectoires de DART.

Les scientifiques de Goddard participent également au calcul de la manière dont l'impact modifiera l'orbite de Dimorphos, en utilisant un code spécialisé de simulation de la dynamique des astéroïdes binaires (doubles) mis au point par l'équipe d'investigation de la mission pour modéliser le mouvement orbital et rotatif du système Didymos. Le groupe Goddard a mis au point une version de l'outil pour la mission DART, en y ajoutant des caractéristiques et des fonctionnalités. "Les résultats de notre simulation mettent en lumière la façon dont l'impact de la mission DART modifiera la dynamique du système d'une manière détectable par des observations à distance", a déclaré Barbee.

"Avant le lancement, ces simulations ont permis de vérifier que l'impact de DART répondrait aux exigences de la mission, même dans des circonstances d'impact qui ne sont pas idéales", ajoute Joshua Lyzhoft de Goddard, qui s'occupe du développement, de la modélisation et de l'analyse de la simulation de la dynamique pour DART. "Nous mettrons également à jour les simulations au cours de la mission en utilisant des observations pour aider à déterminer dans quelle mesure l'impact de DART a modifié la dynamique de Dimorphos, ce qui est un objectif important de la mission."

Les algorithmes et le code de la dynamique de l'astéroïde double sont très complexes et nécessitent des calculs intensifs, selon l'équipe. "L'une des caractéristiques importantes que Goddard a ajouté au code est la possibilité de l'exécuter en utilisant le calcul distribué parallèle afin que les simulations se terminent en un temps raisonnable", a déclaré Barbee. "Lorsque le système sera observé après l'impact, ce sera la première fois que de tels effets d'impact seront observés et la première fois que de telles observations seront comparées et utilisées pour calibrer les simulations de dynamique d'un astéroïde double."

Le vaisseau spatial interceptera le satellite Didymos à la fin du mois de septembre 2022, lorsque le système Didymos se trouvera à environ 11 millions de kilomètres de la Terre, ce qui permettra aux télescopes terrestres et aux radars planétaires de mesurer le changement de momentum imprimé au satellite.

Les scientifiques de Goddard effectueront des observations supplémentaires pour compléter le retour scientifique de la mission. "Nous déterminerons la quantité de poussière libérée lors de l'impact, ainsi que la quantité et la nature de tout volatile potentiel, grâce à des observations de radiotélescope à haute résolution avec le grand réseau millimétrique d'Atacama (ALMA) ainsi que d'autres installations radio (millimétriques/submillimétriques)", a déclaré Stefanie Milam de Goddard, qui fait partie du groupe de travail sur les observations de soutien de DART et co-investigatrice du programme ALMA. "En outre, il y aura des observations avec le télescope spatial James Webb de Didymos pendant et après l'impact pour également surveiller la poussière libérée pendant l'événement." Milam soutient également l'équipe Webb Guaranteed Time Observations (PI : Thomas/NAU).

"Les observations de poussières et de volatiles réalisées par Webb (longueurs d'onde du proche infrarouge) et ALMA (longueurs d'onde submillimétriques) nous aideront à comprendre la composition de l'astéroïde ainsi que la vitesse, la direction et la nature des matériaux éjectés par l'impact", a déclaré Nathan Roth de Goddard, également membre du groupe de travail sur les observations de soutien de DART et chercheur principal du programme ALMA. "En nous basant sur la luminosité de l'astéroïde à chaque longueur d'onde, nous serons en mesure de comprendre la distribution de la taille des particules de poussière dans les éjectas. Grâce à l'imagerie haute résolution de Webb, nous serons en mesure de comprendre les jets ou autres structures dans les éjectas. Grâce à la spectroscopie moléculaire (analyse de la lumière libérée par les molécules) d'ALMA, nous pourrons mesurer le contenu de toute trace de glace présente sous la surface de Dimorphos ainsi que de toute molécule en phase gazeuse produite par l'impact."

Plus d'informations sur la mission et les partenaires :

Le code dynamique de simulation d'astéroïde binaire a été développé conjointement par le groupe de travail sur la dynamique de DART, qui est dirigé par le professeur Derek Richardson de l'Université du Maryland, College Park. Le code de base a été développé à l'origine par Alex B. Davis et Daniel J. Scheeres de l'Université du Colorado, Boulder, qui sont également membres du groupe de travail sur la dynamique. Le groupe de travail sur les observations de DART est présidé par le professeur Cristina Thomas de l'Université Northern Arizona.

L'APL Johns Hopkins gère la mission DART pour le Bureau de coordination de la défense planétaire de la NASA en tant que projet du Bureau du programme des missions planétaires de l'agence. La NASA apporte son soutien à la mission depuis plusieurs centres, notamment le Jet Propulsion Laboratory en Californie du Sud, le Goddard Space Flight Center à Greenbelt, dans le Maryland, le Johnson Space Center à Houston, le Glenn Research Center à Cleveland et le Langley Research Center à Hampton, en Virginie. Le lancement est géré par le programme de services de lancement de la NASA, basé au Centre spatial Kennedy de l'agence, en Floride. SpaceX est le fournisseur de services de lancement pour la mission DART