Stratégies de déviation des astéroïdes

Objets géocroiseurs connus en janvier 2018
vidéo, (55 secondes, 23 juillet 2018).

Un impacteur suffisamment massif, astéroïde ou comète, pourrait, s'il entre en collision avec notre planète, provoquer de gigantesques tsunamis ou soulever d'énormes quantités de poussière dans l'atmosphère, bloquant les rayons solaires et entraînant un hiver artificiel. Il y a 65 millions d'années, une collision entre la Terre et un objet d'environ 10 km de diamètre aurait entraîné l'extinction du Crétacé.

En théorie, la probabilité d'un tel événement est faible, mais des évènements récents, comme la collision de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter ou la menace de l'astéroïde géocroiseur (99942) Apophis (à un moment classé au niveau 4 sur l'échelle de Turin), ont attiré l'attention des scientifiques — et du public — sur cette menace. Des avancées technologiques permettent d'imaginer certaines options de défense.

Collision en 2005 de la sonde spatiale Deep Impact avec la comète Tempel 1.

Déroulement de la mission DART destinée à tester une méthode de modification de l'orbite d'un objet géocroiseur.

Plusieurs méthodes ont été imaginées pour éviter qu'un objet géocroiseur ne touche la Terre. Généralement il s'agit de modifier légèrement l'orbite de l'objet géocroiseur en appliquant une poussée sur le corps céleste. Si la poussée est ponctuelle, il faut appliquer celle-ci lorsque le corps se trouve à son aphélie (apogée). On peut également choisir d’exercer une poussée plus faible mais continue. Plus on anticipe la correction de la trajectoire moins celle-ci a besoin d'être importante[1].

Les principales méthodes étudiées sont les suivantes :

• La première méthode de déviation, déjà mise en œuvre dans un objectif tout autre par la sonde spatiale Deep Impact de la NASA, consiste à lancer un engin spatial contre le géocroiseur. Cette méthode doit être expérimentée par la DART de l'agence spatiale américaine qui doit modifier en 2021 la trajectoire de l'astéroïde (65803) Didymos. Au moment de l'impact la vitesse de l'astéroïde est modifiée du fait de la loi de la conservation de la quantité de mouvement :

M₁ x V₁ + M₂ x V₂ = (M₁ + M₂) x V₃

avec M₁ masse de l'engin spatial, M₂ masse de la comète, V₁ vitesse de l'engin spatial, V₃ vitesse de la comète après l'impact, M₁ et M₂ masse respective de l'engin spatial et de la comète. Les vitesses sont des vecteurs.

• Une méthode popularisée par le cinéma (Armageddon) consiste à provoquer une explosion nucléaire destinée à fragmenter l’astéroïde. Cette solution est techniquement réalisable mais elle présente de grands inconvénients. Ses effets sont incontrôlables et son efficacité reste à démontrer. Ce serait une solution à envisager en dernier recours[2].
• Une méthode plus efficace consisterait à faire exploser une charge nucléaire à la surface ou à faible distance du géocroiseur de manière à lui transmettre une impulsion sans le fragmenter. Cette technique soulève deux problèmes : d'une part il faut parvenir à contrôler le vecteur de l'impulsion générée et d'autre part l'explosion d'une charge nucléaire peut soulever des problèmes politiques. Il s'agit d'une solution à envisager lorsque le délai de préavis est très faible.
• Le tracteur gravitationnel est une méthode qui utilise l'attraction gravitationnelle mutuelle entre le géocroiseur et un engin spatial. Ce dernier se maintient à une distance constante du géocroiseur en utilisant une propulsion électrique. Par sa masse il exerce une force très légère sur l'astéroïde qui dans la durée modifie suffisamment l'orbite. Un engin spatial de 20 tonnes pourrait par cette méthode dévier suffisamment un astéroïde de 200 mètres en séjournant durant un an près de celui-ci à condition d'effectuer cette opération 20 ans avant l'impact prévu[3].
• L'utilisation de l'effet Yarkovsky, qui est une force produite par l'écart entre l'absorption solaire et l'émission thermique par rayonnement. Cette force qui contribue en permanence à façonner l'orbite du géocroiseur peut être modifiée par exemple en interposant un écran entre le Soleil et l'astéroïde ou en modifiant l'albédo de celui-ci (par exemple en déposant un revêtement noir ou blanc sur sa surface). L'intensité de cette force est très faible mais elle peut avec le temps permettre d'obtenir la déviation souhaitée.
• Une autre méthode consisterait à installer sur un astéroïde de petite taille un système propulsif pour modifier sa trajectoire et aller percuter le géocroiseur menaçant la Terre. Cette méthode est toutefois complexe à mettre en œuvre et ses effets sont non contrôlables.
• La déviation par soufflage consiste à positionner un engin spatial à faible distance de l'astéroïde et à diriger un moteur ionique vers la surface de l'astéroïde. Les ions éjectés viennent rebondir sur la surface de l'astéroïde et exercent une poussée sur celui-ci. L'engin spatial dispose d'une autre propulsion dirigée dans le sens inverse pour neutraliser le mouvement produit par le premier moteur. Avec un moteur ionique ayant une impulsion spécifique de 3 000 secondes, une déviation peut être obtenue au bout d'un an avec un engin spatial de 2 tonnes. Si le moteur a une impulsion spécifique de 10 000 secondes, la masse de l'engin spatial peut être divisée par deux[3].

• (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, 2010, 152 p. (ISBN 978-0-309-15721-6, lire en ligne) — Rapport très détaillé de 2010 produit par l'Académie des sciences américaine évaluant les risques des objets géocroiseurs et des moyens permettant de les traiter.
• (en) NASA, Office of Science and Technology Policy, Federal Emergency Management Agency,..., The National Near-Earth Object Preparedness Strategy and Action Plan (Strategy and Action Plan), Maison Blanche, 2018, 23 p. (lire en ligne) — Plan stratégique des Etats-Unis dans le domaine de la défense planétaire pour les 10 ans à venir.
• (en) Committee on Science, Space, and Technology (Chambre des représentants), Threats from Space: A Review of U.S. Government Efforts to Track and Mitigate Asteroids and Meteors (Part I & Part II), Congrès américain, 2013, 195 p. (lire en ligne) — Auditions sur le thème de l'identification des menaces des géocroiseurs et la mise en oeuvre de contre mesures.
• (en) NASA, Near-Earth Object Survey and Deflection Analysis of Alternatives (rapport au Congrès), NASA, 2007, 28 p. (lire en ligne) — Rapport établi par la NASA pour le Congrès américain recensant les différents scénarios de détection des objets géocroiseurs et les méthodes permettant de les détourner.

• Objet potentiellement dangereux (PHA)
• Objet géocroiseur (NEO), Objet potentiellement dangereux (PHA), Astéroïde géocroiseur
• NEOWISE, NEOSM missions spatiales consacrées à la détection des géocroiseurs
• Catalina Sky Survey, Pan-STARRS, LSST observatoires terrestres consacrés à la détection des géocroiseurs
• Don Quichotte, AIDA, Hera, DART missions destinées à tester la déflexion des objets géocroiseurs
• Échelle de Turin, Échelle de Palerme évaluation des risques
• Chicxulub (Extinction du Crétacé), Meteor Crater, Toungouska, Tcheliabinsk géocroiseurs ayant frappé la Terre
• Liste d'astéroïdes géocroiseurs
• Impacteur, Cratère d’impact, Liste de cratères d'impact sur Terre