Une sonde européenne de la taille d'une petite voiture est sur le point de s'installer auprès de deux astéroïdes, à environ 197 millions de kilomètres de la Terre, pour examiner le « lieu de l'accident » d'une expérience unique : celle où l'humanité a, pour la première fois, modifié volontairement la trajectoire d'un corps céleste. Hera, mission de l'Agence spatiale européenne (ESA), doit répondre aux questions que la NASA a laissées ouvertes après l'impact de sa sonde DART.
Ce que Hera a vu, et ce qu'elle n'a pas encore vu
Selon l'ESA, Hera a pu séparer pour la première fois, le 18 octobre, les deux astéroïdes du système Didymos, à une distance de 1280 km. Sur cette première image, la petite lune Dimorphos ne représente qu'environ un pixel, mais elle est nettement distincte de son corps parent. Jusque-là, la sonde ne percevait le système que comme un seul point lumineux.
Ce jalon d'approche ne constitue pas encore une image des dégâts. Un point séparé ne permet pas de mesurer un cratère ni de savoir comment les roches se sont déplacées, rappelle une synthèse publiée aujourd'hui par le site Taylor Tailored. L'ESA a d'ailleurs prévu de dévoiler les premières images détaillées de Dimorphos le 25 novembre. Arrivée, observations scientifiques et publication des images sont trois événements distincts : l'arrivée ne livre pas toutes les réponses d'un seul coup.
Pour en arriver là, la sonde a dû freiner. D'après l'ESA, deux allumages de propulseurs espacés d'une semaine l'ont ralentie à seulement 20 m/s par rapport aux deux astéroïdes, ce qui lui permet de s'en approcher graduellement, de façon très fine. Hera vise un rendez-vous en novembre, soit un mois plus tôt que prévu à l'origine, d'après les informations rapportées par l'encyclopédie en ligne Wikipédia.
Un couple d'astéroïdes inoffensif
Le système Didymos n'a jamais représenté de menace pour la Terre : il a été choisi parce que l'orbite de Dimorphos autour de Didymos peut être mesurée avec précision depuis le sol, ce qui permettait de détecter l'effet de l'impact, a souligné le site firat.rw dans un texte consacré à la mission. L'ESA décrit des dimensions parlantes : Dimorphos fait 151 m, soit à peu près la taille de la Grande Pyramide de Gizeh, tandis que Didymos, avec ses 780 m, est un peu plus petit que le Burj Khalifa de Dubaï. Les deux corps sont distants en moyenne de 1,15 km.
Hera sera aussi la première sonde à se mettre en rendez-vous avec un astéroïde binaire, ce qui en fait une expérience à part. Dimorphos deviendra par ailleurs le plus petit astéroïde jamais visité par l'humanité, d'après l'ESA. Les systèmes binaires ne sont pas rares : ils représenteraient environ 15 % des astéroïdes connus, selon un compte rendu de Time News.
L'impact de 2022 et la surprise du « facteur bêta »
Le 26 septembre 2022, la sonde DART de la NASA a percuté Dimorphos à 6,1 km/s. La NASA a ensuite confirmé que l'orbite de la lune autour de Didymos avait été raccourcie d'environ 32 minutes, passant de 11 h 55 min à 11 h 23 min. Le seuil de succès fixé avant la mission n'était que de 73 secondes : il a été dépassé de plus de 25 fois.
Les analyses publiées dans la revue Nature ont précisé le résultat : un changement de période de 33,0 ± 1,0 minutes. Si l'élan de la sonde s'était simplement transmis à l'astéroïde, un changement d'environ 7 minutes était attendu. L'écart s'explique par les débris : l'ejecta (les roches arrachées et projetées dans l'espace) a donné un surcroît de poussée. La NASA compare cet effet à un jet d'air qui s'échappe d'un ballon et propulse celui-ci dans la direction opposée.
Cet effet se mesure par le facteur d'amplification de la quantité de mouvement, dit « bêta ». Selon l'étude de Nature, il se situerait entre 2,2 et 4,9 selon la masse de Dimorphos, et vaudrait environ 3,6 si les deux astéroïdes ont la même densité. Autrement dit, les débris ont davantage poussé l'astéroïde que la sonde elle-même.
C'est là que le bât blesse : cette fourchette est large précisément parce que la masse de Dimorphos n'a jamais été mesurée directement. D'après Time News, les mesures faites depuis le sol conservent une incertitude résiduelle estimée à 10 %, et les modèles existants n'ont pas permis de calculer sa masse et sa composition exactes.
Ce que Hera doit trancher
Le responsable scientifique de la mission, Patrick Michel, a résumé les interrogations dans des propos rapportés par Time News : l'impact a-t-il creusé un cratère, de quelle taille et de quelle profondeur, ou a-t-il déformé l'astéroïde en entier? Le site firat.rw ajoute d'autres inconnues : l'effet sur la structure interne et la composition précise.
La réponse compte pour une raison simple. Une question centrale est de savoir si Dimorphos est un bloc cohésif ou un amas de débris faiblement liés, ce qu'on appelle un « tas de gravats ». Un tel corps absorbe l'énergie d'un impact autrement qu'un solide, ce qui pourrait exiger des stratégies de déviation différentes. Pour trancher, Hera disposera de caméras, d'un altimètre laser et d'une caméra thermique infrarouge fournie par l'agence spatiale japonaise.
La sonde larguera également deux nanosatellites de la taille d'une boîte à chaussures, Milani et Juventas. Milani cartographiera la composition des matériaux sur et autour de Dimorphos, alors que Juventas sondera l'intérieur de l'astéroïde par radar. Juventas tentera ensuite de se poser sur Dimorphos, un défi technologique majeur, et Milani pourrait en faire autant. Selon l'ESA, ces satellites ont été conçus par des équipes européennes : Milani par un consortium italo-tchéco-finlandais, Juventas par l'entreprise danoise GomSpace et GMV en Roumanie.
Un pilotage quasi autonome
À cette distance, les signaux mettent près de 11 minutes à parvenir à Hera. Pour évoluer à proximité d'un astéroïde dont le champ de gravité est mal connu, la sonde doit donc se débrouiller seule. L'ESA compare son autonomie à celle d'une voiture sans conducteur. Le site Tech Times rapporte qu'une mise à jour logicielle délicate a été effectuée à 140 millions de kilomètres de la Terre en juillet, avec deux redémarrages successifs de l'ordinateur de bord, pour activer cette navigation autonome.
Un calendrier étalé sur des mois
De l'avis général, il ne faut pas s'attendre à des réponses immédiates. Les principales mesures (masse de Dimorphos, cratère, structure interne) viendront après le largage des nanosatellites et le passage sur des orbites plus serrées, souligne le site spécialisé Spaceinfo. D'après Wikipédia, les phases prévues vont d'une caractérisation initiale de six semaines au déploiement des nanosatellites, puis à des observations rapprochées de Dimorphos, incluant le cratère de DART. Time News évoque une exploitation de la flottille jusqu'au début de 2027 et des observations de la sonde principale au moins jusqu'en septembre 2027.
Les résultats devraient être mis à la disposition de la communauté scientifique mondiale et nourrir la conception de futures missions de défense planétaire, selon firat.rw. L'ESA formule l'ambition ainsi : transformer une expérience à grande échelle en une technique de défense planétaire bien comprise et reproductible.
Ce qu'il faut retenir
DART a montré qu'on pouvait pousser un astéroïde. Hera doit montrer comment et pourquoi, avec des chiffres fiables. Sans la masse, la structure et les caractéristiques du cratère, impossible de dire si le résultat de 2022 vaut pour d'autres astéroïdes, dont la composition et la solidité varient. Le chiffre de 33 minutes est un fait établi ; son extrapolation à une menace réelle reste, pour l'instant, une question ouverte.
Le premier rendez-vous d'importance est fixé au 25 novembre avec les premières images détaillées de Dimorphos. Elles permettront de voir, pour la première fois à cette échelle, ce que la NASA a laissé sur place.