De nouvelles données DART de la NASA prouvent la viabilité de la déviation des astéroïdes en tant que stratégie de défense planétaire

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Le test de redirection double astéroïde (DART) de la NASA a été la première tentative de la Terre de lancer un vaisseau spatial pour entrer intentionnellement en collision avec et dévier un astéroïde en tant que technique de défense planétaire. Le 26 septembre 2022, le vaisseau spatial DART est entré en collision avec une petite lune astéroïde appelée Dimorphos, qui orbite autour d’un astéroïde plus grand appelé Didymos. Aucun des deux astéroïdes ne représentait une menace pour la Terre, mais ils représentaient des corps célestes similaires qui pourraient un jour s’approcher et mettre en danger la planète.

Dans quatre articles publiés dans la revue Nature le 1er mars 2023, l’équipe DART – qui comprend des astronomes de l’Université du Maryland – a détaillé l’impact réussi de DART, la physique possible derrière la collision, les observations des débris résultants éjectés de l’astéroïde et les calculs des changements orbitaux de Dimorphos. Les résultats confirment la faisabilité de rediriger des objets proches de la Terre comme des astéroïdes comme mesure de défense planétaire.

« Nous ne pouvons pas encore arrêter les ouragans ou les tremblements de terre, mais nous avons finalement appris que nous pouvons empêcher un impact d’astéroïde avec suffisamment de temps, d’avertissement et de ressources », a déclaré Derek Richardson, professeur d’astronomie à l’UMD et chef du groupe de travail d’enquête DART. « Avec suffisamment de temps, un changement relativement faible de l’orbite d’un astéroïde lui ferait manquer la Terre, empêchant une destruction à grande échelle de se produire sur notre planète. »

Mission DART plus réussie que prévu

Richardson et ses collègues du département d’astronomie de l’UMD, la professeure Jessica Sunshine et le chercheur principal Tony Farnham, ont joué un rôle essentiel dans l’étude de l’efficacité de la mission DART pour dévier un astéroïde d’une trajectoire terrestre.

Farnham a joué un rôle déterminant dans le calcul des conditions géométriques et des dimensions nécessaires pour interpréter avec précision les observations de l’événement. En utilisant les données des ingénieurs de l’engin spatial et de la caméra de reconnaissance et d’astéroïde Didymos pour la navigation optique (DRACO), Farnham a aidé à déterminer ce que le vaisseau spatial DART regardait à l’approche de Dimorphos.

« Lorsqu’il s’agit d’observations d’un vaisseau spatial, nous devons comprendre où se trouve le vaisseau spatial dans l’espace par rapport à l’astéroïde, au soleil et à la Terre et où il fait face à un moment donné », a expliqué Farnham. « Avec ces informations, nous avons le contexte pour faire nos conjectures et évaluer notre travail. »

Grâce au travail de Farnham, l’équipe DART a obtenu des informations importantes sur la chronologie générale de l’impact, l’emplacement et la nature du site d’impact, ainsi que la taille et la forme de Dimorphos. À la surprise de l’équipe, ils ont découvert que le petit astéroïde était un sphéroïde aplati, ou un corps en forme de sphère légèrement écrasé, au lieu d’une forme plus allongée attendue des prédictions théoriques.

« Didymos et Dimorphos ont une forme plus spongieuse – ressemblant davantage à des M&M au beurre de cacahuète et moins à des M&M aux cacahuètes – que ce à quoi nous nous attendions », a déclaré Sunshine. « Cette forme remet également en question certaines de nos idées préconçues sur la façon dont ces astéroïdes se forment et complique la physique derrière DART, car elle nous incite à repenser nos modèles actuels d’astéroïdes binaires. »

En plus de la forme irrégulière de Dimorphos, les scientifiques ont également remarqué que la surface de l’astéroïde était visiblement rocailleuse et en blocs. Cette qualité géomorphologique a probablement influencé la formation des cratères, la quantité et les propriétés physiques des éjectas (débris expulsés des impacts) et l’élan d’un impact de type DART.

Sunshine, qui était auparavant chercheur principal adjoint pour la mission Deep Impact de la NASA dirigée par l’UMD, a observé que ces différentes qualités de texture conduisaient à des résultats d’impact différents – essentiels pour évaluer le succès avec lequel le vaisseau spatial DART a redirigé Dimorphos de son orbite d’origine.

« La mission Deep Impact est entrée en collision avec une comète dont la surface est constituée de petits grains, pour la plupart uniformes », a expliqué Sunshine. « Deep Impact a entraîné un éventail de débris plus uniforme que les structures filamenteuses observées après l’impact de DART sur un terrain rocheux. Il s’avère que le mouvement des éjectas provoqués par DART a vraiment eu un effet profond sur le succès de la mission de DART. »

La poussée supplémentaire des débris d’impact a raccourci l’orbite de Dimorphos

Le vaisseau spatial DART n’était pas le seul fournisseur d’élan dans l’impact avec Dimorphos; une poussée supplémentaire a été causée par de violents jets de débris lorsque le vaisseau spatial a percuté la petite lune astéroïde.

« Il y avait tellement de débris éjectés de l’impact que Dimorphos a été poussé environ 3,5 fois plus efficacement que d’être touché par le vaisseau spatial DART seul », a expliqué Richardson, qui a aidé à calculer et à vérifier l’élan transféré entre le vaisseau spatial DART et Dimorphos.

Selon Farnham, qui a calculé la direction de l’éjecta de l’astéroïde, cette découverte a été confirmée lorsque l’équipe a mesuré que l’orbite de l’astéroïde avait changé plus que les attentes plus conservatrices de l’équipe. La différence de périodes orbitales, ou la durée nécessaire à un objet céleste pour effectuer une rotation autour d’un autre objet, indique que l’orbite de Dimorphos autour de Didymos avait changé.

« Avant l’impact, nous nous attendions à ce que l’impact ne raccourcisse l’orbite de Dimorphos que d’environ 10 minutes », a déclaré Farnham. un peu plus de 30 minutes. En d’autres termes, le matériau éjecté a agi comme un jet pour pousser la lune encore plus loin de son orbite d’origine. »

Suivi de la mission Hera

La mission DART représente une première étape majeure dans le développement de stratégies de défense planétaire appropriées contre les objets géocroiseurs tels que les astéroïdes.

L’équipe DART prévoit que la prochaine mission Hera de l’Agence spatiale européenne lancée en octobre 2024 dévoilera plus d’informations sur le site d’impact DART. D’ici 2026-27, le vaisseau spatial Hera revisitera le système d’astéroïdes binaires contenant Dimorphos et Didymos et évaluera les propriétés internes des deux astéroïdes pour la première fois, fournissant une analyse plus détaillée des effets de l’impact DART sur le système et la géophysique derrière le système solaire. formation.

« Nous ne savons toujours pas grand-chose sur Dimorphos et Didymos car nous n’avons vu que l’extérieur », a déclaré Sunshine. « À quoi ressemble leur structure interne ? Y a-t-il des différences de porosité entre les deux ? Ce sont les types de questions auxquelles nous devons répondre pour vraiment voir à quel point nos déviations sont efficaces et comment les corps célestes comme ces astéroïdes se forment et évoluent.

Alors que la mission Hera est encore en phase de construction, les recherches de DART et de ses prédécesseurs comme Deep Impact offrent toujours une mine d’informations sur la façon dont les humains peuvent développer des moyens supplémentaires de défendre la Terre contre l’approche des astéroïdes et des comètes. Grâce à un héritage d’initiatives de test d’impact cinétique et de recherche sur la défense planétaire dirigée par le regretté professeur universitaire distingué d’astronomie Mike A’Hearn, les astronomes de l’UMD sont particulièrement bien équipés pour évaluer et faire progresser l’expérimentation d’impact à l’échelle planétaire. Richardson, Sunshine, Farnham et leurs collègues espèrent honorer le travail qui a conduit à DART en continuant à aider à mettre au point de nouvelles méthodes d’atténuation de la menace des astéroïdes.

« Ces articles sont simplement les tout premiers résultats sur la mission DART à être publiés », a déclaré Farnham. « Mais il y a des dizaines d’études actuellement en cours qui nous aideront à approfondir notre compréhension de l’impact et des implications pour la défense planétaire tout en découvrant des phénomènes plus intéressants. »

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