On estime à 1% le risque sur les 50 prochaines années d’impacts aux conséquences désastreuses sur la Terre. L’équipe DART, pour la première tentative mondiale de déviation d’un astéroïde dans l’espace, a confirmé sa cible et sa trajectoire pour un impact le 26 septembre 2022. Il s’agit de l’astéroïde Dimorphos, ne représentant pas une menace pour la Terre. Cet essai permettra de recueillir des données pour affiner les futures stratégies de défense planétaire.
La défense planétaire englobe toutes les capacités nécessaires pour détecter et avertir des impacts potentiels d’astéroïdes ou de comètes avec la Terre. Certains astéroïdes, orbitant autour du soleil comme les planètes, peuvent croiser l’orbite terrestre — d’où leur nom d’objets géocroiseurs, cibles des systèmes de défense planétaire.
En 2016, la NASA a créé le Bureau de coordination de la défense planétaire pour une détection précoce de ces géocroiseurs potentiellement dangereux, un suivi précis de leur trajectoire, et l’étude des stratégies et technologies pour atténuer les impacts en cas de collision.
DART (Double Asteroid Redirection Test) fait partie de cette stratégie de défense planétaire. Elle aborde la composante « atténuation ». Elle est la toute première mission spatiale à tester la déviation des astéroïdes par un impacteur cinétique, c’est-à-dire une collision frontale entre un vaisseau spatial et un astéroïde. Le vaisseau spatial a été lancé en novembre 2021 sur une fusée SpaceX Falcon 9, depuis la Vandenberg Space Force Base en Californie, dans le but de l’envoyer s’écraser sur l’astéroïde Dimorphos — du système binaire d’astéroïdes Didymos, afin de le faire dévier de sa trajectoire et de modifier sa vitesse.
Cependant, l’astéroïde cible de DART n’est pas une menace pour la Terre. Ce système d’astéroïdes est un terrain d’essai parfait pour déterminer si cette méthode est efficace, en cas de découverte d’un astéroïde dangereux pour la Terre. Bien qu’aucun astéroïde connu de plus de 140 mètres n’ait une chance significative de frapper la Terre au cours des 100 prochaines années, la NASA estime que 40% seulement de ces astéroïdes ont été trouvés en 2021.
Une mesure précise de trajectoire indispensable
Il faut savoir que ce système binaire d’astéroïdes (Didymos) est composé de deux astéroïdes : le plus grand, Didymos (diamètre de 780 mètres) et le plus petit, Dimorphos (diamètre de 160 mètres) — qui orbite l’astéroïde plus grand. Actuellement, la période orbitale de Dimorphos autour de Didymos est de 11 heures et 55 minutes, et la séparation entre les centres des deux astéroïdes est de 1,18 kilomètre.
La démonstration de DART a été soigneusement orchestrée. La compréhension de la dynamique de l’orbite de Dimorphos est importante dans un premier temps pour garantir l’impact de DART. Dans un second temps, si DART réussit à modifier la trajectoire de Dimorphos, l’impact cinétique est conçu pour rapprocher son orbite de Didymos, raccourcissant le temps qu’il faut pour l’orbiter. Mesurer ce changement est simple, mais les scientifiques doivent confirmer que rien d’autre que l’impact n’affecte l’orbite. Cela inclut des forces subtiles telles que le recul du rayonnement de la surface chauffée par le soleil de l’astéroïde, qui peut pousser doucement sur l’astéroïde et provoquer un changement d’orbite.
Nick Moskovitz, astronome à l’observatoire Lowell de Flagstaff, en Arizona, et co-responsable de la campagne d’observations de juillet, déclare dans un communiqué : « La nature avant et après de cette expérience nécessite une connaissance approfondie du système d’astéroïdes avant que nous y fassions quoi que ce soit. Nous ne voulons pas, à la dernière minute, dire : ‘Oh, voici quelque chose auquel nous n’avions pas pensé ou des phénomènes auxquels nous n’avions pas pensé’. Nous voulons être sûrs que tout changement que nous verrons sera entièrement dû à ce que DART aura fait ».
Des observations mouvementées, mais confirmant le choix de la cible
Concrètement, depuis mars 2021, le système Didymos était hors de portée de la plupart des télescopes au sol en raison de sa distance par rapport à la Terre, mais début juillet, l’équipe DART a utilisé de puissants télescopes terrestres en Arizona et au Chili — le télescope Lowell Discovery à l’observatoire Lowell, le Magellan Télescope de l’observatoire de Las Campanas et le télescope de recherche astrophysique du sud (SOAR) — pour observer le système d’astéroïdes et rechercher des changements dans sa luminosité. Ces changements, appelés « événements mutuels », se produisent lorsque l’un des astéroïdes passe devant l’autre à cause de l’orbite de Dimorphos, bloquant une partie de la lumière qu’ils émettent.
Moskovitz explique : « C’était une période difficile de l’année pour obtenir ces observations ». Dans l’hémisphère nord, les nuits sont courtes et c’est la saison de la mousson en Arizona. Dans l’hémisphère sud, la menace de tempêtes hivernales planait. En effet, juste après la campagne d’observation, une tempête de neige a frappé le Chili, provoquant des évacuations depuis la montagne où se trouve SOAR. Le télescope a ensuite été arrêté pendant près de dix jours. Moskovitz ajoute : « Nous avons demandé six demi-nuits d’observation avec une certaine attente qu’environ la moitié de celles-ci soient perdues à cause des intempéries, mais nous n’avons perdu qu’une nuit. Nous avons vraiment eu de la chance ».
Au total, l’équipe a pu extraire des données le calendrier de 11 nouveaux événements mutuels. L’étude de ces changements de luminosité a permis aux scientifiques de déterminer avec précision combien de temps il faut à Dimorphos pour effectuer une orbite complète autour de Didymos et ainsi prédire où Dimorphos sera situé à des moments précis, y compris lorsque DART l’impactera. Les résultats étaient cohérents avec les calculs précédents.
Finalement, cette campagne d’observation a permis à l’équipe de confirmer la période orbitale de Dimorphos et l’emplacement prévu au moment de l’impact du 26 septembre 2022. Elle a également permis aux membres de l’équipe d’affiner le processus qu’ils utiliseront pour déterminer si DART a réussi à modifier l’orbite de Dimorphos après l’impact, et de combien.
En octobre, l’équipe utilisera à nouveau des télescopes terrestres dans le monde entier pour rechercher des événements mutuels et calculer la nouvelle orbite de Dimorphos, en s’attendant à ce que le temps nécessaire au plus petit astéroïde pour orbiter autour de Didymos se soit décalé de plusieurs minutes. Ces observations aideront également à contraindre les théories que les scientifiques du monde entier ont avancées sur la dynamique de l’orbite de Dimorphos et la rotation des deux astéroïdes.
La NASA conclut : « Bien qu’aucun des astéroïdes ne représente une menace pour la Terre, la mission DART démontrera qu’un vaisseau spatial peut naviguer de manière autonome vers un impact cinétique sur un astéroïde cible relativement petit et qu’il s’agit d’une technique viable pour dévier un astéroïde sur une trajectoire de collision avec la Terre si jamais on en découvre un ».