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La Ceinture des astéroïdes Plusieurs
missions d'explorations
ont été dirigées vers des astéroïdes et furent couronnées de succès. Après le survol des
astéroïdes Gaspra (1991), Ida (1993), Mathilde (1997), McAuliffe et
Braille (1999), la sonde NEAR
atterrit sur Eros le 12 février 2001 révélant des détails de quelques
dizaines de centimètres telles qu'en témoignent les images et les
séquences animées présentées ci-dessous. Aucun
astronome n’avait imaginé que la mission allait se dérouler de
manière aussi « facile », d’autant moins que
l’atterrissage était très hasardeux et fut décidé en dernière
minute. La prouesse technique mérite d'être saluée car compte tenu de la dimension, de la distance et de la vitesse orbitale d'Eros, la précision du vol télécommandé équivalait à déposer un grain de poussière sur un cheveux placé à 100 m de distance ! Même lors de la préparation du projet les responsables de la NASA n'y croyaient pas et on demanda à Robert Farquhar, directeur de la mission NEAR de ne pas s'exprimer sur le fait qu'il y aurait éventuellement un atterrissage sur Eros. Mais dès le départ Farquhar avait l'intention d'y déposer la sonde, et il réussit !
Hayabusa à l'assaut d'Itokawa Le 12 septembre 2005, après un périple de 16 mois, la sonde japonaise Hayabusa (Faucon en japonais) réussit sa mise en orbite à 20 km d'altitude au-dessus de l'astéroïde Itokawa (1998SF36). Il s'agit d'un petit astre en forme de patatoïde mesurant 630 mètres de longueur seulement et situé à 290 millions de km de la Terre. La mise en orbite a été réalisée dans l'indifférence quasi-générale alors que cette mission est la plus spectaculaire et l'une des plus riches de toute l'histoire de l'exploration spatiale. La sonde anciennement appelée MUSES-C, acronyme de MU Space Engineering Spacecraft C, fut lancée le 19 mai 2004 par une fusée M-V de l'agence spatiale japonaise (JAXA) qui décolla à partir du centre spatial de Kagoshima, dans le sud du Japon. Alimentée par un moteur ionique, à l'image des robots japonais, Hayabusa est totalement autonome et est capable d'effectuer ses propres corrections de trajectoire sans intervention humaine. Le 19 novembre 2005, à 40 m au-dessus d'Itokawa, Hayabusa lança une balise de contact (Target Marker) sur la surface afin de calculer précisément la distance à la sonde et faciliter la manœuvre d'approche. Mais à 17 m d'altitude, le signal s'est brusquement interrompu, vraisemblablement suite à une correction de trajectoire. Quelques minutes plus tard, le contact fut rétabli de manière automatique. Les données altimétriques indiquèrent que la sonde Hayabusa frappa "violemment" le sol de l'astéroïde mais on ignorait si le bras fixé sur sa base avait eu l'occasion de prélever un échantillon. Entre-temps le petit robot Minerva, un bidon anti-choc pesant 500 gr, fut lâché sur l'astéroïde afin d'étudier et photographier sa surface. Cette seconde phase est plus délicate car la gravité de l'astéroïde est insuffisante pour offrir suffisamment de friction à des roues pour pouvoir avancer. Les ingénieurs ont donc choisi de déplacer Minerva par bonds successifs, tout en prenant bien soin de bien calculer l'impulsion au risque de placer le lander sur orbite ou qu'il quitte définitivement le sol si l'impulsion est trop puissante ! Précisons que sous la faible gravité régnant sur cet astéroïde(cent mille fois inférieure à celle régnant à la surface de la Tere), la vitesse de descente n'excède jamais 5 cm/sec. Les moyens radios de Minerva étant limités, c'est Hayabusa qui servit de relai et retransmit ses données à la Terre. A consulter : Simulation de la mission (JAXA)
Le 25 novembre 2005, Hayabusa se lança dans une seconde et ultime tentative d'approche. Une fois de plus, les communications furent interrompues au cours de la descente. Lorsque les communications furent rétablies, la télémétrie indiqua que le prélèvement s'était bien déroulé. Mission réussie ! Nous pouvons applaudir la prouesse technique et les ingénieurs japonais sont très fiers d'avoir réussi cette première partie de la mission. En effet, jusqu'ici ni la NASA ni l'ESA n'ont relevé ce genre de défi. Après un incident de télémétrie, les ingénieurs ont décidé de postposer le retour de la sonde prévu pour juin 2007. Hayabusa et Minerva resteront sur l'astéroïde durant 3 ans. La sonde Hayabusa redémarrera ensuite ses moteurs ioniques et devrait revenir sur Terre avec ses précieux échantillons en juin 2010. Une capsule sera larguée dans l'atmosphère puis récupérée. Consultez ces prévisions pour les dernières nouvelles. Le 27 septembre 2007, la NASA envoya la sonde spatiale Dawn, propulsée par un moteur ionique, explorer les astéroïdes Vesta (arrivée prévue en 2011) et Cérès (2015). Leur surface sera cartographiée et un spectromètre de masse analysera leur composition minéralogique. Les astronomes espèrent notamment en apprendre un peu plus sur le rôle de l'eau au cours de l'évolution du système solaire, Cérès étant recouvert d'une couche de glace de 60 à 120 km d'épaisseur, alors que Vesta est pratiquement sec. Dawn emporte également un chip de silicium sur lequel ont été gravés les noms de 200000 personnes, y compris des membres de la Planetary Society. Parmi les missions futures, le programme franco-soviétique VESTA envisage l’exploration des satellites de Mars et des astéroïdes Cérès ou Pallas. La JAXA planifie également une mission vers Nereus, sans oublier la mission vers Apophis programmée par Astrium-EADS en 2013, avant qu'un jour les grandes nations se décident à coloniser les astéroïdes les plus proches et ne s'en servent pour extraire des minerais ou d'autres éléments vitaux. Les astéroïdes : une mine de ressources Les astéroïdes - comme les comètes dormantes - renferment en effet d'énormes quantités de minéraux et de gaz que convoiteront certainement les industriels le jour où les vols spatiaux seront fiables et deviendront rentables. Si ces difficultés postposent cette perspective à quelques générations, il ne fait aucun doute qu'au XXIIeme siècle l'homme construira des usines sur les astéroïdes, en particulier sur les corps gravitant non loin de la Terre pour citer parmi les plus connus le fameux NEO Toutatis représenté ci-dessous. A l'image de la future exploitation minière de la Lune, les astéroïdes apporteront à leur tour une solution à l'épuisement des ressources naturelles de la Terre. Transformés en véritables mines à ciel ouvert, ils offrent en effet des millions de tonnes et pour des milliards de dollars de matière première, parmi lesquelles beaucoup de fer et des métaux du groupe des platines.
Que trouve-t-on sur les astéroïdes ? Ainsi que nous l'avons expliqué dans les premières pages, la population des petits corps contient de nombreux objets de compositions très différentes. Parmi ceux-ci il existe tout d'abord les comètes dormantes principalement constituées d'un mélange d'eau glacée et de sable ou de poussières mêlés de roches. Les astéroïdes de type C (chondrites carbonées) contiennent un mélange plus ou moins uniforme de matériaux volatils (argiles, sels hydreux et eau), auxquels s'ajoute des silicates (silicium et oxygène) et des métaux comme le fer, le nickel et les platines (platine, iridium, osmium, palladium, etc). John Lewis du Space Engineering Research Center de l'Université d'Arizona estime qu'un astéroide comme Anum, large de 2 km seulement, contient pour plus de 6 trillions de dollars US de platines et pour environ 8 trillions de dollars de fer et de nickel ! Ajoutés à 6 autres trillions de dollars de cobalt, cet astéroïde vaut à lui seul plus de 20 trillions de dollars US ! Malheureusement ces métaux ne sont pas isolés et devront être séparés des silicates et des matériaux volatils auxquels ils sont mêlés au prix d'un traitement assez onéreux. Mais il existe un autre type d'astéroïde, le type M (aérosidérolite) presque exclusivement constitué de fer à l'état pur. Certains tel 1986 DA contiennent littéralement des montagnes constituées d'un mélange de fer, de nickel et de cobalt, en d'autre termes... d'acier trempé naturel ! A ce jour il existe plus de 2000 NEO de la même taille que 1986 DA et les astronomes en découvrent environ 50 chaque année. Le stock d'acier trempé n'est pas près de s'épuiser ! Avant d'envisager un scénario à la "Outland" (où les astéroïdes seraient transformés en prison minière), la solution la plus économique pour commencer l'exploitation des astéroïdes consiste à envoyer un groupe de mineurs-astronautes sur un astéroïde de type C. Au cours de leur mission qui s'étendrait sur quelques années, les matériaux volatils seraient extraits de la roche et chauffés dans un fourneau à 600°C. Toute les matières volatiles, y compris la vapeur d'eau et des combustibles comme l'azote, le carbone, le soufre et le phosphore, alimenteraient séparément les fours servant à séparer les métaux des autres substances qui seraient finalement catapultées sur orbite (orbite LEO) pour un second traitement plus affiné. On estime que l'extraction de la moitié de la masse d'un astéroïde d'un million de tonnes représenterait quelque 10000 tonnes de matière qu'il faudrait raffiner sur orbite. Cela coûterait 240$/kg (1977). Le coût d'une telle mission reviendrait à 31 milliards de dollars US, y compris la recherche et le développement. Par comparaison, sur Terre, la même opération et en tenant compte du transport reviendrait au prix exhorbitant de... 663 milliards de dollars US ! Comme on le voit, l'exploitation des astéroïdes à grande échelle est très rentable. On en reparlera dans quelques décennies. Pour plus d'information Histoires d'impacts (sur ce site) Résolution 1080 sur la détection des astéroïdes (sur ce site) Eureka ! (sur ce site) Catalogues d'astéroïdes et autre KBO (PSI) Comité Consultatif sur les Météorites et les Impacts (MIAC/CCMI) Asteroid and Comet Impact hazard (NASA-ARC) Asteroids and Kuiper Belt Object (David Jewitt) Closest Approach lists (CfA) NEO Program Office (JPL) Minor Planet & Comet Ephemeris Service Asteroids - CBAT-MPC-ICQ Index
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