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C’est un succès ! La sonde OSIRIS-REx s’est posée sur l’astéroïde Bennu pour collecter des échantillons

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Vue d'artiste de la sonde spatiale OSIRIS-REx s'approchant de l'astéroïde Bennu pour prélever un échantillon de matière à sa surface. | NASA/Goddard/Université de l'Arizona

Lancée en septembre 2016, la petite sonde OSIRIS-REx de la NASA s’est brièvement posée avec succès sur l’astéroïde Bennu, avec comme objectif de récolter des échantillons de poussière et de roches qu’elle devra bientôt rapporter sur Terre. La manoeuvre est un véritable exploit, sachant que le petit vaisseau a dû se poser sur un objet en mouvement dans l’environnement hostile qu’est l’espace (au sein de la ceinture d’astéroïdes qui plus est), piloté depuis la Terre alors qu’il se trouve à 334 millions de kilomètres.

Hier, OSIRIS-REx (pour Origines, Interprétation spectrale, Identification des ressources, Sécurité, Explorateur Regolith) a passé environ 10 secondes sur le vieil astéroïde Bennu pour collecter des échantillons, qui devraient être ramenés sur Terre en 2023. Alors que les scientifiques et les ingénieurs de la mission doivent encore confirmer que les échantillons ont bien été collectés, les données préliminaires montrent que chaque étape de la procédure s’est déroulée comme prévu.

« Cela a été transcendantal. Je n’arrive pas à croire que nous ayons réussi », a déclaré le chercheur principal de la mission, Dante Lauretta, lors d’une transmission d’images en direct de la salle de soutien de la mission de Lockheed Martin à Denver, dans le Colorado. « Le vaisseau spatial a fait tout ce qu’il était censé faire. Même si nous avons du travail devant nous pour déterminer l’issue de l’événement, c’est un accomplissement majeur pour l’équipe. J’ai hâte d’analyser les données pour déterminer la masse de l’échantillon collecté ».

Un suspens de 18 minutes…

Comme Bennu est très loin de la Terre, il y a eu un délai de 18,5 minutes pour que le signal envoyé par la sonde atteigne la Terre. Un membre de l’équipe a annoncé les étapes qui ont été franchies à la réception du signal. Toute la séquence d’atterrissage et de collecte était autonome, avec un logiciel à bord pour orienter OSIRIS-REx en toute sécurité jusqu’à la surface, permettre la collecte puis une combustion à rebours pour éloigner le vaisseau spatial de la surface de l’astéroïde. L’ensemble de l’événement, de la combustion en orbite à la collecte des échantillons, a pris environ quatre heures et demie.

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Diagramme montrant la manœuvre d’échantillonnage d’OSIRIS-REx. La manoeuvre était programmée pour s’exécuter le 20 octobre 2020. Crédits : NASA/GSFC/UA

« Ce sera quatre heures et demie d’angoisse », avait déclaré Beth Buck, responsable des opérations de la mission OSIRIS-REx chez Lockheed Martin Space, lors d’une conférence de presse lundi, comparant la descente du vaisseau spatial aux « sept minutes de terreur » qu’engendre l’atterrissage d’un engin spatial sur Mars.

OSIRIS-Rex a atterri dans un endroit dégagé d’un cratère de l’hémisphère nord de Bennu, de la taille d’un petit parking. Le site, appelé Nightingale, est l’un des rares endroits relativement dégagés sur ce rocher spatial à la surface très irrégulière.

 

Les données en temps réel ont indiqué que le bras d’échantillonnage de l’engin spatial, connu sous le nom de « Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism » (TAGSAM), a réussi à entrer en contact avec la surface et a tiré une salve d’azote gazeux. Le gaz a pour but de remuer la poussière et les cailloux à la surface de Bennu (comme le montre l’animation ci-dessus), dont une partie aurait dû être capturée dans la tête de prélèvement d’échantillons du TAGSAM. Les ingénieurs d’OSIRIS-REx ont également confirmé que peu après le contact de l’engin spatial avec la surface, il a mis à feu ses propulseurs et s’est éloigné de Bennu en toute sécurité.

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Vue d’artiste d’OSIRIS-REx récoltant un échantillon de l’astéroïde Bennu, avant son retour sur Terre. Crédits : NASA/GSFC/UofArizona

L’équipe scientifique veut recueillir au moins 60 grammes de régolite ; le récipient d’échantillonnage peut contenir jusqu’à 2 kg. Les ingénieurs et les scientifiques du projet OSIRIS-REx utiliseront plusieurs techniques pour identifier et mesurer l’échantillon à distance. Tout d’abord, ils compareront les images du site Nightingale avant et après le TAG pour voir combien de matériaux de surface se sont déplacés en réponse à l’explosion de gaz.

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« Notre première indication sur le succès de la collecte d’un échantillon arrivera le 21 octobre, lorsque nous téléchargerons le film de retour du vaisseau spatial », a déclaré Michael Moreau, responsable adjoint du projet OSIRIS-REx au Goddard Space Flight Center de la NASA. « Si TAG a engendré une perturbation significative de la surface, nous aurons probablement recueilli beaucoup de matière ».

Un échantillonnage à confirmer avant de revenir sur Terre

Ensuite, l’équipe essayera de déterminer la quantité d’échantillons collectés. Une des méthodes consiste à prendre des photos de la tête du TAGSAM avec la caméra SamCam, qui sert à documenter le processus de collecte des échantillons et à déterminer si de la poussière et des roches ont pénétré dans la tête du collecteur. Une indication indirecte sera la quantité de poussière trouvée autour de la tête du collecteur d’échantillons. Les ingénieurs d’OSIRIS-REx tenteront également de prendre des photos qui pourraient, dans de bonnes conditions d’éclairage, montrer l’intérieur de la tête afin que les ingénieurs puissent chercher des preuves de la présence d’un échantillon à l’intérieur de celle-ci.

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Le cratère Nightingale sur Bennu, avec la taille relative du vaisseau spatial OSIRIS-REx. Crédits : NASA

Quelques jours plus tard, le vaisseau spatial tentera une autre méthode pour mesurer la masse de l’échantillon collecté en déterminant le changement du « moment d’inertie » du vaisseau spatial, une expression qui décrit comment la masse est distribuée et comment elle affecte la rotation du corps autour d’un axe central. Cette manœuvre consiste à étendre le bras TAGSAM sur le côté du vaisseau spatial et à faire tourner lentement le vaisseau spatial autour d’un axe perpendiculaire au bras. Cette technique est analogue à celle d’une personne qui tourne avec un bras étendu tout en tenant une corde avec une balle attachée à l’extrémité. La personne peut sentir la masse de la balle grâce à la tension de la ficelle. Ayant effectué cette manoeuvre avant le TAG, et maintenant (après), les ingénieurs peuvent mesurer le changement de masse de la tête de prélèvement résultant de l’échantillon à l’intérieur.

« Nous utiliserons la combinaison des données provenant des images TAG et post-TAG et de la mesure de la masse pour évaluer notre confiance dans le fait que nous avons collecté au moins 60 grammes d’échantillon », a déclaré Rich Burns, responsable du projet OSIRIS-REx au Goddard. « Si notre confiance est élevée, nous prendrons la décision de ranger l’échantillon le 30 octobre ».

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Pour stocker l’échantillon, les ingénieurs commanderont au bras robotique de placer la tête du collecteur dans la capsule de retour d’échantillons (SRC), située dans le corps du vaisseau spatial. Le bras de prélèvement se rétractera ensuite sur le côté de l’engin spatial pour la dernière fois, la SRC se fermera et l’engin spatial se préparera pour son départ de Bennu en mars 2021 — Bennu sera alors bien aligné avec la Terre pour le vol de retour le plus économique en carburant.

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L’astéroïde Bennu, tel qu’imagé par OSIRIS-REx à une distance d’environ 80 km. Crédits : NASA/Université de l’Arizona

« C’était un exploit incroyable – et aujourd’hui nous avons fait progresser à la fois la science et l’ingénierie, et nos perspectives de futures missions pour étudier ces mystérieux conteurs anciens du système solaire », a déclaré Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la Direction des missions scientifiques de la NASA au siège de l’agence à Washington. « Un morceau de roche primordiale qui a été le témoin de toute l’histoire de notre système solaire peut maintenant être prêt à revenir à la maison pour des générations de découvertes scientifiques, et nous sommes impatients de voir ce qui va suivre ».

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