Astéroïdes géocroiseurs / NEO

[Bill46 1112]

 

Après avoir mentionné les télescopes utilisés par les programmes de relevés du ciel du Catalina Sky Survey et du projet Pan-STARRS, les deux plus gros pourvoyeurs actuels en ce qui concerne la recherche et le suivi d'objets dont les orbites voisinent ou croisent celle de la Terre (et, à l'occasion, la découverte d'autres objets plus lointains dont des astéroïdes, des comètes et d'autres phénomènes transitoires galactiques ou extra-galactiques), il nous parait intéressant d'évoquer également le projet de surveillance ATLAS, lui aussi dédié à cette tâche, mais avec un format différent, avec des instruments plus modestes, avec du matériel du commerce ou presque, mais en principe tout aussi efficace et surtout avec des télescopes robotisés totalement autonomes et répartis (dans le futur) sur tout le globe terrestre.

 

 

Ci-dessus : au 28 mars 2021, 577 NEOs ont été découverts par les télescopes du projet ATLAS démarré fin 2015 (crédit : NASA/JPL-Caltech)

 

 

ATLAS (acronyme pour Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) est un système d'alerte rapide (ou précoce) qui a été initialement développé par l'Institut d'Astronomie de l'Université d'Hawaï et financé par la NASA (dans le cadre du Near Earth Objects Observations program) pour avertir de la collision possible d'astéroïdes avec la Terre. ATLAS est ainsi sensé prévenir 24 heures à l'avance l'arrivée d'un objet dont l'impact pourrait dégager une énergie explosive de 30 kilotonnes (Hiroshima = 15 kilotonnes), une semaine à l'avance pour un impact équivalent à 5 mégatonnes et 3 semaines pour un impact de 100 mégatonnes (en fonction de la taille et de la vitesse relative de l'impacteur).

 

Le projet initial prévoit d'utiliser à terme huit télescopes robotisés de 0,50 m, tous semblables. Actuellement, deux instruments sont opérationnels, distants de 158 km l'un de l'autre, et sont installés dans l'archipel hawaïen : ATLAS1 (ou ATLAS-HKO, MPC code T05) à l'Observatoire astrophysique de Haleakalā sur l'île de Maui et ATLAS2 (ou ATLAS-MLO, MPC code T08) à l'Observatoire atmosphérique du Mauna Loa sur l'île d'Hawaï. Le premier est en service depuis fin 2015, le second depuis 2017. En fonction des financements disponibles, deux autres télescopes doivent être rajoutés dans l'hémisphère sud (Chili et Australie), et deux autres encore en Europe et en Afrique du Sud (SAAO) pour compenser les heures de jour à Hawaï et aux Etats-Unis (CSS, ZTF) lorsque les observations ne sont pas possibles. Le but étant bien sûr d'assurer une couverture complète 24/24 sur tout le globe. Le coût d'installation d'un nouvel instrument complet (télescope, informatique, bâtiment) ne doit pas en principe dépasser le million de dollars.

 

 

 

Ci-dessus : à gauche, John Tonry (ATLAS co-Principal Investigator, IfA, Univ. of Hawaii) donne l'échelle d'un des (petits) télescopes construit par DFM Engineering ;

à droite, Ken Smith (Queens University, Belfast) à côté du même télescope installé sous sa coupole à l'Observatoire sur l'île de Maui.

 

 

Les télescopes déployés pour ce projet de surveillance ATLAS sont une variante du type Wright-Schmidt, dotés d'un miroir sphérique de 0,65 m et d'une lame correctrice de 0,50 m, d'un correcteur de champ à 3 éléments, d'une boîte de 8 filtres, d'un cryostat et d'un détecteur. Le rapport focal est de f/2,0. Ils sont équipés d'une caméra CCD (STA-1600) de 10560 × 10560 pixels pour un champ de vision de 5,4° carrés (28,9°), dite caméra Acam (1,86"/pixel). Le logiciel qui les pilote permet de les repositionner près de 1000 fois chaque nuit avec, entre chaque nouveau pointage, des poses de 30 secondes + 10 secondes de temps de transfert des données, ce qui permet d'assurer une couverture quasi complète du ciel visible en un peu plus d'une nuit, et ce jusqu'à la magnitude 19,5 environ. Chaque champ observé est imagé 4 fois par nuit, afin de détecter d'éventuels objets mobiles par comparaison avec les images précédentes. Une nuit d'observation "produit" environ 900 images (couvrant 26 000° entre -45° et +90° de déclinaison), soit 150 GB de données brutes ou compressées qui peuvent être stockées sur place avant d'être transmises à des serveurs situés à Honolulu. Le programme informatique de réduction/traitement des données et de détection d'objets mobiles est le même que celui utilisé par le projet Pan-STARRS. En parallèle existe (comme pour les autres projets) un programme traitant spécifiquement de la détection de phénomènes rapides et transitoires (supernovae...).

 

 

 

Ci-dessus : le télescope ATLAS1 ou ATLAS-HKO sous sa coupole motorisée de 5 mètres (constructeur Ash-dome), implanté à l'Observatoire de Haleakalā, à plus de 3000 m d'altitude, sur l'île de Maui. La monture équatoriale allemande (APM Telescopes), qui supporte de gros contrepoids de 35 kg chacun ici bien visibles, permet de déplacer le télescope jusqu'à à la vitesse de 15°/seconde. Le passage au méridien requiert un basculement de la monture de 180° et est effectué typiquement en 25 secondes. Chaque coupole est dotée d'un système de caméra fisheye et d'un système d'analyse associé pour l'observation de la couverture nuageuse et de la clarté du ciel nocturne qui déclenchera automatiquement (ou non) l'ouverture du dôme et la mise en route du télescope. Distants de 158 km, ATLAS1 et 2 ne bénéficient pas nécessairement d'une météo équivalente, mais l'un peut être par exemple opérationnel si l'autre ne l'est pas. (crédit photo : Henry Wieland)

 

ATLAS-HKO en temps réel : http://dashboard.fallingstar.com/dash/hko.html
ATLAS-MLO en temps réel : http://dashboard.fallingstar.com/dash/mlo.html

 

 

Comme pour les autres programmes de surveillance, ATLAS fait des découvertes "collatérales" telles que comètes et supernovae. Mais le but principal (ce pour quoi il est financé) est tout de même la détection d'objets proches, de les suivre et de prévenir le plus rapidement possible de leur existence à proximité immédiate de la Terre. En principe, ATLAS est optimisé pour détecter entre 10 et 50 astéroïdes s'approchant à moins d'une fois la distance Terre-Lune et d'une taille de l'ordre de 30 m (environ la moitié de la taille de l'objet ayant produit l'explosion de l'événement de la Toungouska en 1908 et le double de celui de l'événement de Chelyabinsk en 2013) chaque année. Pour la détection d'objets très proches, ATLAS est plus compétitif que des projets plus importants et plus coûteux comme le CSS ou Pan-STARRS (son "grand frère") qui eux peuvent détecter, avec leurs grands télescopes au champ de vision plus limité, beaucoup plus d'objets, plus faibles, mais passant en général à plus grandes distances de la Terre. Parfois, certains objets découverts par le CSS ou Pan-STARRS sont par la suite suivis par ATLAS afin de ne pas les perdre. Avec plus de télescopes robotisés en fonctionnement, ATLAS devrait en outre combler l'absence de détection des quelques objets de type "Toungouska" passant à proximité de la Terre et qui échappent encore aux grands réseaux de surveillance, améliorant ainsi la défense planétaire. Bien entendu, lors de ses relevés, ATLAS fournit également des mesures astrométriques et photométriques d'un nombre très important d'astéroïdes et d'étoiles (variables, supernovae...), venant enrichir les bases de données sur ces objets.

 

Parmi quelques découvertes intéressantes faites grâce à ATLAS, on peut citer :
- la brillante supernova SN 2018cow dite "The Cow", conséquence d'une formidable explosion issue probablement de la formation d'un trou noir ou de la rotation ultra-rapide d'une étoile à neutrons
- 2018LA, un petit astéroïde de 2 m de diamètre découvert par le Catalina Sky Survey et observé par ATLAS avant son impact, ce qui a permis de reconstituer sa trajectoire et de retrouver des fragments tombés au sol, au Bostwana
- des sursauts périodiques de luminosité et l'émission de poussières par l'astéroïde (6478) Gault, de 6 à 10 km de diamètre, observés fin 2018
- la brillante comète C/2019 Y4 (ATLAS) qui s'est fragmentée fin mars 2020
- 2019MO, un NEO de 3 mètres de diamètre découvert peu de temps avant son impact sur Terre en juin 2019 (fragments probablement tombés en mer des Caraïbes)
- l'astéroïde 2020 VT4, un rocher de 5 à 10 m qui est passé à moins de 400 km de la Terre, au-dessus du Pacifique Sud, 15 heures seulement après avoir été détecté par ATLAS

- etc.

 

Site web : https://atlas.fallingstar.com/home.php
Un article assez complet : ATLAS: A High-Cadence All-Sky Survey System, Tonry et al., https://arxiv.org/pdf/1802.00879.pdf

 

 

 

Ci-dessus : exemple d'une pose de 30 secondes avec l'un des télescopes ATLAS, datée du 2 octobre 2017.
Cette image a enregistré la trace d'un météore entré dans l'atmosphère en laissant une curieuse trainée de forme hélicoïdale (crédit photo : Henry Weiland)

 

 

 

Ci-dessus : la coupole de ATLAS-MLO sous la Voie lactée au Mauna Loa, à 3 300 mètres d'altitude (crédit photo : Henry Weiland)

 

 

Edited March 28 by Bill46

[BobMarsian 1367]

Le 11/03/2021 à 19:45, Bill46 a dit :

Le 21 mars 2021 à 16h03 TU, l'astéroïde potentiellement dangereux (231937) 2001 FO32 "frôlera" la Terre à un peu plus de 2 millions de km (5,2 fois la distance Terre-Lune), ou 0,0135 UA, ...

 

Le 26/03/2021 à 20:56, Bill46 a dit :

Les résultats de l'imagerie radar d'Apophis par les radiotélescopes de Goldstone et de Green Bank sont maintenant disponibles. Lors de l'approche du NEO début mars, l'antenne de 70 m du réseau DSN de Goldstone avait été mise a contribution pour émettre des impulsions radar vers l'astéroïde situé alors à 17 millions de km de la Terre, l'antenne de 100 m de Green Bank étant utilisée comme réceptrice des ondes réfléchies en écho. Bien que pixelisée, l'image ci-dessous a tout de même une résolution de 38,75 m par pixel, ce qui est remarquable compte-tenu de la distance de la cible (alors à 44 fois la distance Terre-Lune). La précision est voisine de 150 m alors que l'astéroïde a une taille estimée de 340 m ...

 

Côté radar, déception, toujours rien à venir (*) concernant 2001 FO32 qui passait pourtant 8-9 fois plus près qu'Apophis tout en étant possiblement deux fois plus gros (440-680 m estimés par NEOWISE).

Des observations étaient pourtant prévues coté Goldstone, Camberra & Green Bank les 21 & 22 mars !  Raté ou publication en attente ?

 

https://echo.jpl.nasa.gov/asteroids/goldstone_asteroid_schedule.html

https://www.jpl.nasa.gov/news/asteroid-2001-fo32-will-safely-pass-by-earth-march-21

 

(*) par exemple, fin 2018, seulement 2 jours entre la dernière image radar de 2003 SD220 et la publication d'un article sur un site de la NASA !

https://www.nasa.gov/feature/jpl/holiday-asteroid-imaged-with-nasa-radar

Edited March 28 by BobMarsian

[Bill46 1112]

Le 29/03/2021 à 01:06, BobMarsian a dit :

Raté ou publication en attente ?

 

En ce qui concerne (231937) 2001 FO32, rien vu passer pour le moment, mais les analyses/publications doivent être en cours (ça ne fait que 7 jours depuis le passage de l'astéroïde). Le planning des observations de Goldstone prévoyait l'utilisation de l'antenne DSS-13 qui possède une parabole de 34 mètres (pour Apophis c'était l'antenne de 70 m de la station DSS-14), associée à celle de 100 m de Green Bank en réception (imagerie radar bistatique) afin d'obtenir une résolution de l'ordre de 7,5 mètres/pixel ( https://dss.gb.nrao.edu/project/GBT21A-407/public ). Des observations étaient aussi planifiées à Canberra (DSS-34 et DSS-43). Astéroïde dont la taille est estimée à 860 m (si albédo de 0,2 pour ce type S/Sr), voire moins selon les dernières mesures effectuées par le satellite NEOWISE. 2001 FO32 devait en principe être également observé avec le télescope infrarouge IRTF de 3,2 m situé au sommet du Mauna Kea (spectrographe SpeX). Observations réalisées avec succès ?

 

 

https://echo.jpl.nasa.gov/asteroids/2001FO32/2001FO32.2021.goldstone.planning.html

https://www.hawaii.edu/news/2021/03/17/maunakea-telescope-tracking-large-asteroid-flyby/

 

Pour les images radar de 2003 SD220 en décembre 2018, DSS-14 (70 m) et le GBT (100 m) avaient été aussi utilisés, en coordination avec la grande antenne d'Arecibo (305 m) alors encore en fonctionnement, ce qui explique la meilleure résolution spatiale obtenue pour une distance similaire (environ 2 millions de km de la Terre) : 3,7 mètres/pixel pour un objet patatoïdal allongé de 1,6 km de long.

 

Pour 2001 FO32, wait and see...

 

(source : California Institute of Technology / Lance Benner )

 

 

Edited April 2 by Bill46

[BobMarsian 1367]

Le 29/03/2021 à 10:13, Bill46 a dit :

En ce qui concerne (231937) 2001 FO32, rien vu passer pour le moment, ...

 

---> Première publication (5 avril) d'images radar fournies par l'antenne DSS-13 (34 m) de Goldstone (Calif.) du réseau DSN (Deep Space Network), associée en réception au radiotélescope de Green Bank (GBT, 100 m, West Virginia) :

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA24561
https://twitter.com/AsteroidWatch/status/1379883834007818245

 

Question résolution (~ 20 pixels sur la + grande dim. = 150 m si 7,5 m/px), on pouvait peut-être s'attendre à mieux vu la faible distance de passage (~ 2 Gm) de 2001 FO32, mais il n'est pas dit si l'imagerie radar publiée a été effectué à la date (21 mars *) où la distance était au plus court avec la Terre. Possiblement avec l'antenne de 70 m de Goldstone et surtout celle d'Aricibo (300 m) si elle ne s'était pas effondrée, on aurait eu une imagerie plus fine !  Autrement, il faudra attendre pour avoir une nouvelle estimation de la taille de ce géocroiseur de type Apollo (vs 440-680 m, NEOWISE) ...

* plutôt les 22-23 mars à 0,026 UA (3,9 Gm) :

https://echo.jpl.nasa.gov/asteroids/2001FO32/2001FO32.2021.goldstone.planning.html

 

Crédit:  NASA/JPL-Caltech  &  NSF/AUI/GBO

Edited April 8 by BobMarsian