NEO Surveillance Mission

NEO Surveillance Mission ou NEOSM (anciennement Near-Earth Object Camera (« Caméra pour les objets proches de la Terre »), en abrégé NEOCam) est une mission spatiale de l'agence spatiale américaine, la NASA, dont l'objectif est d'effectuer un inventaire des objets géocroiseurs susceptibles de menacer la Terre. La mission, décidée le , doit être lancée vers 2025. Pour remplir ses objectifs, l'engin spatial utilise un télescope infrarouge (4-10 microns) de 50 centimètres d'ouverture. Les observations seront effectuées depuis le point de Lagrange L1 du système Terre-Soleil.

NEO Surveillance Mission
Télescope spatial infrarouge
Vue d'artiste.
Données générales
Organisation JPL NASA
Programme Planetary Defense
Domaine Inventaire des objets géocroiseurs
Type de mission Télescope infrarouge
Statut En développement
Lancement 2025
Lanceur Falcon 9 ou Atlas V 401
Durée 5 ans (mission primaire)
Site http://neocam.ipac.caltech.edu/
Caractéristiques techniques
Masse au lancement ~1 300 kg
Orbite
Orbite Orbite de halo
Localisation Point de Lagrange L1
Télescope
Diamètre 50 cm
Longueur d'onde Infrarouge (4-10 µm)

Sous une première déclinaison, NEOCam, le projet n'est pas retenu lors des appels à propositions du programme Discovery en 2006, 2010 et 2015, échouant face aux autres mission scientifiques. Cependant, en 2019, il a été décidé de mettre en œuvre cette mission via le financement du Planetary Defense Coordination Office car il s'agit d'un problème de sécurité publique

Contexte

Les astéroïdes géocroiseurs
Orbites typiques des différentes familles d'astéroïdes constituant une menace pour la Terre : les géocroiseurs des familles Apollon et Aton (représentées en rouge) coupant l'orbite de la Terre (bleu foncé) et les « apohele » des familles des Amor et Atira (vert).

Les objets géocroiseurs sont des comètes ou des astéroïdes (par convention la NASA, qui joue un rôle central dans l'observation de ces objets, ne prend en compte que les corps de plus de un mètre de diamètre) dont l'orbite croise celle de la Terre. À ce titre, ils constituent une menace potentielle pour notre planète. L'énergie cinétique d'un objet géocroiseur croît comme le cube de son diamètre (D) et le carré de sa vitesse (v) : elle est égale à 1/2 mv2 avec m = π D3/6d ou d est la densité (en moyenne 2 avec des valeurs pouvant être comprises entre 0,5 et 6 environ). Compte tenu de sa vitesse très élevée (plusieurs dizaines de kilomètres par seconde), un petit astéroïde de 10 mètres de diamètre dégage l'énergie de la bombe atomique d'Hiroshima. Les conséquences de la collision d'un objet de ce type avec la Terre dépendent donc de sa taille mais également de sa structure (poreuse ou métallique) et de la région impactée. Les deux tiers de la surface de la Terre sont couvertes par des océans et une grande proportion des terres est faiblement peuplée (Russie, Canada, est de la Chine, Australie, etc...). Toutefois un impact dans un océan peut être dévastateur car il déclenche un tsunami pouvant ravager des côtes souvent densément peuplées. Le plus grand objet géocroiseur a 35 kilomètres de diamètre. La probabilité d'impact des objets géocroiseurs les plus grands est extrêmement faible mais ceux-ci peuvent entraîner la disparition de l'humanité. La probabilité d'un impact est d'autant plus faible que l'objet géocroiseur est de grande taille donc rare. Bien qu'un objet géocroiseur puisse rayer l'humanité de la Terre, la probabilité très faible de leur occurrence aboutit à un nombre de décès ramené à l'année très faible comparé à d'autre causes de mortalité : 97 décès par an à comparer aux 36 000 victimes des tremblements de terre, 2 millions de morts dus à la pollution de l'air ou 5 millions de morts liés à la consommation de tabac[1].

Faire face à la menace d'un impact d'un objet géocroiseur nécessite de connaître celle-ci avec un délai suffisamment important (plusieurs années à l'avance !) et de disposer de moyens de le détourner (impacteur...). Pour parer à toute menace de ce type, il faut au préalable avoir recensé tous les objets constituant potentiellement une menace (il y en a plus d'un million d'une taille supérieure à 30 mètres), connaître leur trajectoire de manière très précise, suivre régulièrement celle-ci (elle change sous l'influence des autres corps célestes), tester les méthodes permettant de les détourner et enfin disposer en permanence des moyens permettant d'agir. Le nombre d'objets géocroiseurs connus avec suffisamment de précision est faible car ce sont des astres de très petite taille et souvent très sombres. Les techniques permettant de détourner un objet géocroiseur sont théoriquement disponibles mais elles doivent être testées car leur efficacité est difficile à évaluer. Tous ces travaux représentent un coût très important pour la société. Compte tenu de la probabilité très faible d'un impact aux conséquences significatives, leur prise en charge par la société relèvent de la sphère politique.

Principales caractéristiques, impact potentiel et état des lieux du recensement des objets géocroiseurs (2019)[2]
Diamètre : Entre 3 et 29 mètres Entre 30 et 139 mètres Entre 140 et 1 000 mètres Plus de 1 000 mètres
Probabilité impact1 par an1 tous les 100 ans1% tous les 100 ans0,002 % tous les 100 ans
ManifestationFlash lumineux.Explosion aérienne (météorite poreux).
Cratère de 1 kilomètre de diamètre (météorite métallique).		Cratère de plusieurs kilomètres de diamètre.Cratère de 10 kilomètres de diamètre ou plus.
Conséquences humainesDégâts mineurs à importants.
Peut entraîner plusieurs milliers de décès.		Peut détruire une ville entière en cas de frappe directe (probabilité faible).Destruction d'un pays entier.
Pertes humaines supérieures à toutes les catastrophes naturelles passées.		Disparition possible de la civilisation humaine.
Nombreenviron 1 milliardenviron 1 millionenviron 16 000environ 1 000
Pourcentage détecté∅ 3 mètres : 0 %
∅ 10 mètres : 0,02 %		∅ 30 mètres : 1,4 %
∅ 100 mètres : 25 %		∅ 140 mètres : 40 %
∅ 500 mètres : 77 %		∅ 1000 mètres : 81 %
∅ > 6,5 km : 100 %

La NASA missionnée pour détecter la menace des géocroiseurs

En 1998, le Congrès américain demande à l'agence spatiale américaine, la NASA, de détecter 90 % des objets géocroiseurs ayant plus de plus d'un kilomètre de diamètre au cours des 10 années suivantes et de déterminer leurs trajectoires et leurs principales caractéristiques. En 2005, le Congrès élargit la mission de la NASA en l'étendant aux objets géocroiseurs de plus de 140 mètres de diamètre. La NASA dispose de 15 ans pour atteindre ce but (date butoir 2020) mais aucune ligne budgétaire n'est allouée à cette tâche par le Congrès[3],[4]. De 2005 à 2010, la NASA dispose d'une ligne budgétaire annuelle symbolique de 4 millions de dollars américains pour effectuer cet inventaire. Une augmentation rapide du budget consacré aux détections d'astéroïdes intervient à compter du budget 2011 (20 millions de dollars américains) et 2014 (40 millions de dollars américains). Dans les deux cas, il s'agit de préparer une mission avec équipage vers un astéroïde qui débouche en 2014 sur l'Asteroid Retrieval and Utilization[5]. En 2019, il est manifeste que la NASA ne parvient pas à remplir les objectifs dans le délai fixé par le Congrès en 2005. En effet, si des découvertes sont effectuées régulièrement par des télescopes terrestres du Catalina Sky Survey et Pan-STARRS financés en partie par la NASA, de nombreux objets géocroiseurs, très sombres, ne peuvent être détectés que dans l'infrarouge qui est filtré par l'atmosphère terrestre. Il est donc nécessaire d'utiliser un télescope placé dans l'espace. La NASA dispose à cet effet depuis 2013 d'un télescope spatial infrarouge ayant achevé son programme scientifique (projet NEOWISE) mais celui-ci, non conçu pour remplir cet objectif, réalise un nombre minime de détections d'objets géocroiseurs et doit arriver en fin de vie vers 2020.

Lancement de la mission NEOSM

Le projet NEOCam

Dès le milieu des années 2000, un projet de télescope spatial infrarouge conçu pour détecter les objets géocroiseurs est élaboré. NEOCam est développé par une équipe du Jet Propulsion Laboratory dirigée par Amy Mainzer responsable scientifique des missions WISE et NEOWISE. Ce télescope spatial effectuant ses observations dans le proche infrarouge doit être placé en orbite autour du point de Lagrange L1 pour détecter et caractériser les objets célestes tels que les astéroïdes géocroiseurs qui présentent un risque pour la Terre et dont le diamètre est supérieur à 140 mètres. Le projet est proposé sans succès à trois reprises (2006, 2010 et 2015) comme candidat pour le programme Discovery de la NASA qui finance des missions spatiales à faible coût. En 2015, le projet passe le premier tour de sélection mais n'est finalement pas retenu. Des fonds sont toutefois alloués durant un an pour détailler ses spécifications.

La mission fait partie du programme de défense planétaire de l'agence spatiale. Ce programme comprend également la mission du télescope spatial Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), dont la fin est prévue vers 2020, et le projet Double Asteroid Redirection Test (DART) dont le lancement est planifié pour [6],[7].


Sélection de la mission NEOSM

L'Académie nationale des sciences américaine publie en un rapport réalisé à la demande de la NASA pour identifier et évaluer les différentes options possibles. Le rapport souligne que le projet NEOCam est en concurrence avec des projets répondant eux, aux objectifs scientifiques prioritaires et que NEOCam, dont l'objectif relève plus de l'opérationnel, ne peut donc emporter la compétition[3]. Le , le responsable scientifique de la NASA Thomas Zurbuchen annonce que l'agence spatiale décide de développer une mission consacrée à la détection des objets géocroiseurs sans passer par le processus de sélection des missions scientifiques. Le passage rapproché de l'astéroïde 2019 OK, qui a échappé aux méthodes de détection existantes en , a été suggéré pour avoir contribué à cette décision[8],[9],[10]. La mission NEO Surveillance Mission (NEOSM) doit être financée par une ligne budgétaire spécifique qui fait l'objet de discussions avec le Congrès et la Maison Blanche. Elle est rattachée au programme Planetary Defense qui comprend également le télescope spatial NEOWISE, dont la fin est programmée pour 2020, et le projet DART dont le lancement est prévu pour 2022.

Officiellement, NEOSM est un nouveau projet, cependant, il s'agit du même télescope spatial ayant les mêmes objectifs, géré par la même équipe avec Amy Mainzer, qui reste chercheuse principale.

Objectifs de la mission
Schéma de NEOSM.

Durant la mission primaire de NEOSM d'une durée de 5 ans, le télescope spatial doit découvrir 65% des objets géocroiseurs (NEO acronyme de Near-Earth Object) existants d'un diamètre supérieur à 140 mètres. Au bout de 10 ans (mission étendue), ce taux doit être porté à 90%[11].

Caractéristiques techniques

L'engin spatial, d'une masse d'environ 1,3 tonnes, emporte un télescope spatial de 50 centimètres d'ouverture qui effectue ses observations dans l'infrarouge moyen (4-10 microns). Cette bande spectrale a été choisie parce qu'elle correspond aux longueurs d'ondes dans lesquelles les objets géocroiseurs, généralement très sombres, sont visibles. L'engin spatial doit être positionné sur une orbite de halo au point de Lagrange L1 du système Terre-Soleil. La lumière collectée est analysée par deux détecteurs de type HgCdTe (tellurure de mercure-cadmium) utilisant une technologie nouvelle qui permet, combinée avec la position du télescope spatial, de se passer d'un système de refroidissement utilisant des liquides cryogéniques qui limitent la durée de la mission. La charge utile a une masse de 400 kilogrammes et consomme moins de 60 watts. Le coût de la mission est évalué entre 500 et 600 millions de dollars américains. Cette enveloppe budgétaire comprend le coût du lancement, qui doit être effectué par un lanceur Falcon 9 ou Atlas V 401[11],[2],[12].

Notes et références
  1. (en) Committee to Review Near-Earth-Object Surveys and Hazard Mitigation Strategies Space Studies Board, Defending Planet Earth: Near-Earth Object Surveys and Hazard Mitigation Strategies, THE NATIONAL ACADEMIES PRESS, , 152 p. (ISBN 978-0-309-15721-6, lire en ligne)
  2. (en) Jason Davis, « NASA to Build New Asteroid-Hunting Space Telescope », The Planetary Society,
  3. (en) Marcia Smith, « Space-Based Infrared Telescope for Planetary Defense Gets Boost from National Academies », sur spacepolicyonline.com,
  4. (en) « National Aeronautics and Space Administration Authorization Act of 2005 - Soustitre C (George E. Brown, Jr. Near-Earth Object Survey) section 321 », Congrès américain,
  5. (en) Casey Dreier, « How NASA's Planetary Defense Budget Grew By More Than 4000% in 10 years », The Planetary Society,
  6. Millions of Small Asteroids That Could Threaten Our World Remain Uncatalogued. Lee Billings, Scientific American. 1 January 2016.
  7. Updated: NASA taps missions to tiny metal world and Jupiter Trojans. Paul Voosen, Science. 4 January 2017.
  8. This Summer's Asteroid Near-Miss Helped Greenlight NASA's NEOCam Mission to Search the Skies for Killer Spacerocks. Evan Gough, Universe Today. 25 September 2019.
  9. NASA Announces New Mission To Search for Asteroids. Marcia Smith, Space Policy Online. 23 September 2019.
  10. NASA will develop a $600 million telescope to detect near-Earth objects. Chrissy Sexton, Earth.com. 27 September 2019.
  11. (en) Thomas H. Zurbuchen, « Planetary Defense Strategy », NASA/JPL, , p. 12-15
  12. (es) Daniel Marin, « Luz verde a NEOSM, el telescopio espacial de la NASA para descubrir asteroides peligrosos », sur Eureka,

Voir aussi

Articles connexes

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