Résultats inattendus de la mission de la NASA pour dévier un astéroïde

En 2022, la NASA a dirigé un vaisseau spatial pour percuter un astéroïde d'environ la taille de la Grande Pyramide de Gizeh afin d'en modifier la trajectoire.

La mission a démontré que rediriger des objets dans l'espace est faisable. En plus de changer la course de l'astéroïde Dimorphos, l'impact a provoqué le détachement de gros rochers de l'astéroïde, avec des tailles allant de 1 à 7 mètres (3 à 23 pieds) de diamètre. Des recherches récentes suivant ces rochers ont révélé que leurs mouvements se sont produits dans des directions inattendues, ce qui pourrait influencer les futures stratégies de déviation d'astéroïdes.

« Il n’y a pas encore de comptabilisation complète de la quantité totale de momentum dans toutes les directions, mais le cône d’éjecta s’étale latéralement ainsi que dans la direction du vaisseau spatial entrant », expliquent les chercheurs dans leur article. « Ainsi, une composante significative du momentum, possiblement plusieurs fois celle contribuant au facteur β, a été portée perpendiculairement au vecteur de vitesse de Dimorphos. Pour comprendre pleinement l’effet de l’impact sur l’orbite de Dimorphos, il est nécessaire d’explorer la distribution spatiale du champ de débris et de l’utiliser pour déterminer le momentum net de tous ses composants. »

L’équipe a examiné la distribution de 104 rochers photographiés par le CubeSat italien léger pour l’imagerie des astéroïdes (LICIACube), qui accompagnait la mission Double Asteroid Redirection Test (DART). Ces rochers, avec des rayons entre 0,2 et 3,6 mètres (0,7 à 11,8 pieds), se sont éloignés de Dimorphos à des vitesses allant jusqu’à 52 mètres par seconde (116 miles par heure) après l’impact. Alors que la redirection de l’astéroïde était prévue, les trajectoires empruntées par ces rochers étaient moins attendues.

« Nous avons constaté que les rochers n’étaient pas dispersés de manière aléatoire dans l’espace », a déclaré Tony Farnham, auteur principal de l’article et chercheur au Département d’astronomie de l’Université du Maryland (UMD). « Au contraire, ils étaient regroupés en deux groupes assez distincts, avec une absence de matière ailleurs, ce qui signifie qu’un phénomène inconnu est à l’œuvre ici. »

Le plus grand groupe de débris contenait environ 70 % des objets éjectés et se déplaçait vers le sud à grande vitesse selon un angle faible par rapport à la surface de l’astéroïde. L’équipe suggère qu’il pourrait s’agir de fragments de gros rochers brisés par l’impact avec les panneaux solaires de DART.

« Les panneaux solaires de DART ont probablement heurté deux gros rochers, appelés Atabaque et Bodhran, sur l’astéroïde », a ajouté Jessica Sunshine, co-auteure et professeure d’astronomie et de géologie à l’UMD. « Les preuves suggèrent que le groupe sud du matériau éjecté est probablement composé de fragments d’Atabaque, un rocher de 3,3 mètres de rayon. »

Selon la recherche, les rochers libérés par l’impact ont transporté plus de trois fois le momentum du vaisseau spatial DART lui-même. De plus, puisque les rochers éjectés se déplaçaient généralement perpendiculairement à la direction de DART, la mission pourrait avoir modifié le plan orbital de l’astéroïde jusqu’à un degré, ce qui pourrait provoquer sa rotation ou son basculement dans l’espace.

« Si un astéroïde tournait vers nous, et que nous savions que nous devions le déplacer d’une certaine quantité pour éviter qu’il ne frappe la Terre, alors toutes ces subtilités deviennent très, très importantes », a ajouté Sunshine. « On peut le voir comme une partie de billard cosmique. Nous pourrions manquer la poche si nous ne prenons pas en compte toutes les variables. »

Bien que Dimorphos ne représente pas une menace pour la Terre, les futures missions de déviation d’astéroïdes devront prendre en compte les dynamiques complexes observées dans ce cas.

« Deep Impact a frappé une surface constituée essentiellement de particules très petites et uniformes, donc ses éjecta étaient relativement lisses et continus », a poursuivi Sunshine, qui était co-investigatrice principale adjointe de la mission Deep Impact de la NASA. « Ici, nous voyons que DART a frappé une surface rocheuse et pleine de gros rochers, ce qui a donné lieu à des structures chaotiques et filamenteuses dans ses motifs d’éjecta. »

« Comparer ces deux missions côte à côte nous donne un aperçu de la façon dont différents types de corps célestes réagissent aux impacts, ce qui est crucial pour assurer le succès d’une mission de défense planétaire. »

L’équipe indique qu’une analyse complète du momentum des rochers de surface est nécessaire pour déterminer comment les impacts futurs affecteront des objets similaires. La mission Hera de l’Agence spatiale européenne est prévue pour arriver à Dimorphos en 2026 afin d’étudier plus en détail l’impact.

« Nous avons réussi à dévier un astéroïde, en le déplaçant de son orbite », a ajouté Farnham. « Nos recherches montrent que bien que l’impact direct du vaisseau DART ait causé ce changement, les rochers éjectés ont donné un coup supplémentaire presque aussi important. Ce facteur additionnel modifie la physique que nous devons considérer lors de la planification de ce type de missions. »

L’étude est publiée dans The Planetary Science Journal.