L'un des meilleurs outils que nous puissions utiliser pour garder un œil sur les astéroïdes s'approchant de notre planète a échoué. Et maintenant ?
Cet article est paru dans Eos en juin 2021. C'est à nouveau d'actualité, car plus tôt cette semaine, le vaisseau spatial DART à bord d'une fusée SpaceX se dirige vers l'astéroïde Didymos et sa lune Dimorphos. Il était censé s'écraser sur cette lune et ainsi changer son orbite, provoquant à son tour Didymos en orbite autour du soleil différemment. En savoir plus sur l'exercice DART et d'autres solutions pour arrêter les astéroïdes dans cet article.
Pendant quelques secondes, les images vidéo de l'Arecibo semblent aller bien. Le radiotélescope avait subi des dommages en août et novembre lorsque deux câbles de support se sont rompus. Ses jours étaient donc comptés. Il était encore debout mais sur le point d'être démonté.
Cela a changé le 1er décembre 2020, juste avant huit heures du matin. Les images montrent comment un nuage de poussière s'échappe d'un pilier de soutènement :un troisième câble éclate. Quelques secondes plus tard, l'énorme plate-forme avec équipement de mesure a percuté la soucoupe au-dessus de laquelle elle s'est accrochée. Une fois la poussière retombée, cela s'est avéré inévitable :la cuvette de 305 mètres était en miettes. Le télescope emblématique qui avait scanné l'univers depuis 1963 n'était plus.
"Quand tout s'est effondré, c'était comme une tragédie", soupire Edgard Rivera-Valentin de l'Institut des sciences lunaires et planétaires, l'un des chercheurs qui a travaillé avec l'Arecibo. Le télescope a un passé glorieux de réalisations scientifiques. Il avait cartographié les conditions météorologiques dans l'univers, recherché la vie extraterrestre, mesuré les pulsars et imagé l'hydrogène gazeux neutre.
Mais l'Arecibo jouait toujours un rôle extrêmement important. Son système radar d'une puissance et d'une sensibilité sans précédent était non seulement capable de voir à travers l'épaisse atmosphère de Vénus et de soulager la surface poussiéreuse de Mars, mais il protégeait également la Terre des astéroïdes. Les mesures de l'Arecibo ont aidé les scientifiques à estimer si les roches spatiales constituaient une menace et que faire si l'une d'elles se dirigeait vers nous.
"Ce qui est formidable avec la recherche radar, c'est que vous protégez la planète entière", déclare Rivera-Valentin. "Donc, si vous vous demandez pourquoi c'est un travail important :je veillerai à ce qu'aucun astéroïde ne vous tombe sur la tête."
Certes, la probabilité qu'une catastrophe se produise est incroyablement faible. Mais les conséquences d'une telle catastrophe sont catastrophiques. Et notre système solaire est la preuve vivante de cette menace :les corps célestes sont mutilés de cratères, les impacts sur d'autres planètes sont frais dans leur esprit et les dashcams enregistrent d'énormes débris qui frôlent le ciel. Statistiquement, cela devrait arriver un jour. C'est pourquoi la NASA a une division consacrée à la "défense planétaire":suivi des astéroïdes et des comètes pour prévenir les impacts. C'est pourquoi les observatoires et les satellites collectent une foule de données, et c'est pourquoi une mission spatiale devrait bientôt montrer ce que nous, les terriens, pouvons faire si un astéroïde nous poursuit.
La défense planétaire est souvent ridiculisée comme de la science-fiction. Une apocalypse d'astéroïdes, cela ressemble plus à un film passionnant qu'à des scientifiques sérieux. Mais alors Shoemaker-Levy est entré en scène. En 1994, cette comète s'est dirigée droit sur Jupiter. Sur la pelouse devant l'observatoire naval de Washington, les astronomes amateurs étaient scotchés à leurs télescopes. La gravité de la planète a mis la comète en pièces et 30 000 degrés de débris chauds ont été projetés dans l'espace.
Peu de temps après, deux rapports sont apparus, SpaceCast 2020 et Armée de l'Air 2025. Dans ce document, l'armée américaine a expliqué comment elle peut ou doit faire face à la menace des roches spatiales. Les mots-clés étaient détection et atténuation :détecter les astéroïdes dangereux et réagir de manière appropriée. Changer leur trajectoire, par exemple en les percutant avec un vaisseau spatial ou en provoquant une explosion nucléaire à proximité.
À l'époque, l'expertise était avec l'Armée de l'Air. Lindley Johnson, le tout premier officier de la défense planétaire depuis 2018 , était l'un d'entre eux. Lui et ses collègues ont averti que la civilisation pouvait être balayée comme ça, mais il a fallu un certain temps avant qu'ils ne soient entendus. En 2003, la NASA lui propose un poste de responsable du programme d'observation des objets géocroiseurs. Cela a depuis évolué pour devenir le Bureau de coordination de la défense planétaire, avec Johnson comme grand patron.
'Pour la première fois, en tant qu'espèce, nous avons la possibilité d'empêcher une catastrophe naturelle'
"Un impact que nous ne voyons pas venir promet d'être la pire catastrophe naturelle que nous ayons jamais vue", a déclaré Johnson. Lui et ses employés essaient de sauver la terre de ce scénario catastrophe. Avec des télescopes optiques et infrarouges, ils recueillent beaucoup d'informations sur les astéroïdes. Les sentinelles en service comprennent des observatoires en Arizona et à Hawaï, et le télescope spatial NEOWISE. Ce dernier vient de terminer sa quatorzième inspection spatiale.
Un logiciel de recherche spécialisé est également en cours d'installation sur le Space Surveillance Telescope (SST), un télescope américain hébergé en Australie dans une base aérienne commune. Le SST est en passe de devenir le chasseur d'astéroïdes le plus prolifique de l'arsenal. Le logiciel compte déjà 142 nouveaux objets dits géocroiseurs découvertes - des comètes ou des astéroïdes passant à une courte distance de la Terre - et ont également identifié quatre roches spatiales potentiellement dangereuses et huit nouvelles comètes.
C'est impressionnant, mais le gouvernement américain doit encore faire mieux. La mission consiste à localiser 90% des objets d'au moins 140 mètres de taille. Soit environ 25 000. "Nous nous rapprochons", dit Johnson. « Nous en aurons peut-être trouvé dix mille d'ici la fin de l'année. » C'est 40 %, après vingt ans de recherche. Au total, plus de 25 000 objets géocroiseurs ont déjà été trouvés, mais les scientifiques soupçonnent qu'environ un million de spécimens d'au moins 50 mètres volent.
De la Lettonie à la Colombie et de la Chine à Israël, une équipe hétéroclite d'amateurs dévoués, d'agences gouvernementales et d'observatoires privés est active dans le Réseau international d'alerte aux astéroïdes. Ce réseau a été créé sur la recommandation des Nations Unies et coordonne les observations et les réponses mondiales. Depuis 2016, plus de trois cents astéroïdes ont été enregistrés qui se trouvaient à moins de la distance lunaire (la distance de la Terre à la Lune) du centre de la Terre.
Les télescopes optiques et infrarouges d'Hawaï, du Nouveau-Mexique et de l'Arizona surveillent de plus près chaque objet observé, et les radiotélescopes cartographient leurs orbites avec plus de précision. La forme et la composition des astéroïdes sont également à l'étude.
Les radars comme celui d'Arecibo fonctionnent ainsi :vous envoyez de puissantes ondes radio dans l'espace et elles entrent en collision avec la cible que vous souhaitez étudier. Les propriétés de la cible influencent la direction dans laquelle elle rebondit :sa forme, sa taille, sa rotation et son mouvement, ainsi que les lunes qui peuvent orbiter autour d'elle. La vitesse à laquelle les ondes reviennent révèle exactement à quelle distance se trouve un astéroïde de la Terre.
'Je n'ai aucune idée de ce à quoi devrait ressembler la prochaine génération d'observations spatiales'
Avec toutes ces informations, vous pouvez prédire leur trajectoire future et savoir si la Terre se trouve sur leur chemin. Pour en faire dérailler un, il est également utile de connaître son calibre. Est-ce compact ? Autour de? Doux comme du beurre de cacahuète ? "Si l'écho qui revient est différent de ce que nous avons envoyé, nous savons que c'est à cause des caractéristiques de la cible", a déclaré Patrick Taylor du Lunar and Planetary Science Institute.
Une telle observation radar s'apparente donc à une photographie. Et c'est nécessaire, car les planétologues le savent :si vous avez vu un astéroïde, vous n'en avez vu qu'un seul. Grâce aux observations précises des télescopes, nous pouvons prédire et changer l'avenir. Cela nous distingue des malheureux qui nous ont précédés et qui étaient à la merci de l'univers. "Les dinosaures n'avaient pas de programme spatial", explique Rivera-Valentin. "Nous le faisons."
La perte d'Arecibo est donc un coup dur. Il existe un autre radar planétaire aux États-Unis :le Goldstone Solar System Radar en Californie. Mais il ne détecte pas la moitié du nombre de NEA ('Near-Earth Asteroids') comme Arecibo. De plus, quelque chose se casse parfois dans un tel télescope. Juste avant l'effondrement de l'Arecibo, le Goldstone a été arrêté pour maintenance pendant un an et demi. Beaucoup de choses peuvent échapper à notre attention dans un tel laps de temps. "La prochaine génération d'observations spatiales sera désormais examinée plus en profondeur", a déclaré Taylor, "mais je n'ai aucune idée de ce à quoi cela devrait ressembler."
'Aucune des options que j'ai vues ne semble convenir comme nouveau cheval de bataille'
Il y a quelques idées. Certains scientifiques veulent construire un Arecibo 2.0, en faisant fonctionner un certain nombre de paraboles plus petites comme un tout plus grand avec la même puissance radar combinée. La méthode a récemment été mise à l'épreuve à l'observatoire de Green Bank en Virginie-Occidentale. Les chercheurs ont envoyé un signal radar et capté l'écho avec des antennes dans tout le pays. Ce réseau d'observation est appelé Very Long Baseline Array. Ils espèrent que l'expérience ouvrira la voie à une configuration plus surdimensionnée, suffisamment puissante pour les chasses aux astéroïdes.
Il reste à voir si cela pourrait être un successeur approprié pour le radar d'Arecibo. Diffuser à partir d'un emplacement et recevoir les signaux récurrents ailleurs est particulièrement gourmand en données. Tout faire à Green Bank n'est pas non plus la solution, car la météo peut mettre un frein aux travaux. "Aucune des options que j'ai vues ne semble appropriée en tant que nouveau cheval de bataille", a déclaré Mike Nolan de l'Université de l'Arizona. De plus, aucun argent n'a encore été mis de côté pour un hypothétique remplacement de l'Arecibo.
Le 15 février 2013, un astéroïde de la taille d'une maison a traversé l'atmosphère et a explosé au-dessus de Tcheliabinsk, en Russie. Nous avons immédiatement su à nouveau quel danger rôdait dans l'espace.
Ce sera donc une véritable quête, mais la principale question est de savoir qui doit en assumer la responsabilité. Certains experts estiment que la défense planétaire est un fardeau trop lourd à porter pour la science. Il ne s'agit pas d'explorer l'espace, il s'agit de défendre la Terre, et ce n'est pas un sujet de préoccupation pour les scientifiques. Ils se demandent à haute voix si une telle tâche n'est pas de la responsabilité du gouvernement.
Au département américain de la Défense, ils réfléchissent déjà à la façon dont ils peuvent travailler avec la NASA. La toute nouvelle Space Force offre des possibilités. Cette organisation au sein de la Défense s'occupe principalement de la sécurité des satellites, mais elle surveille également tout ce qui se déplace entre la terre et la lune. Cela devient de plus en plus important à mesure que de plus en plus d'activités spatiales commerciales ont lieu. Les radars à longue portée utilisés pour cette surveillance peuvent en principe également détecter des astéroïdes.
Mais pour l'instant, aucune agence gouvernementale américaine n'est spécifiquement chargée de l'aversion aux astéroïdes. Pourtant, le ministère de l'Énergie l'étudie depuis des années. Cathy Plesko du Laboratoire national de Los Alamos a abordé le sujet en étudiant les cratères d'impact sur Mars. Les modèles informatiques avec lesquels elle a travaillé peuvent également indiquer comment un astéroïde réagit lorsque quelque chose le frappe, plutôt que lorsque cet astéroïde lui-même frappe quelque chose.
En 2013, ses recherches ont le vent en poupe. En février de cette année-là, un astéroïde de 20 mètres a traversé l'atmosphère. La météorite a explosé à une hauteur d'environ 30 kilomètres près de la ville russe de Tcheliabinsk. L'explosion, qui avait une force de 450 kilotonnes de TNT, a blessé 1 600 personnes. Dix ans après Shoemaker-Levy, le monde a eu un autre coup de crosse.
En collaboration avec la NASA, l'équipe de Plesko a essayé de comprendre comment nous pouvons arrêter le prochain très gros monstre de l'espace. La première chose que nous devons savoir, c'est en quoi consistent ces choses. « Est-ce des tas de décombres ? Une sorte de mottes de boue ? Ou des morceaux de fer? Il y a beaucoup de variations », explique Plesko. Cela rend difficile la réalisation de simulations. Si vous mettez un avion dans un modèle informatique, vous savez exactement à quel point tout est lourd et quelle forme il a. Mais nous n'avons pas de liste claire de spécifications techniques pour les astéroïdes et les comètes.
L'équipe étudie toutes les options possibles pour éloigner différents types d'astéroïdes de la Terre. L'un d'entre eux est le soi-disant tracteur à gravité :vous amenez un vaisseau spatial aussi lourd que possible aussi près que possible d'une roche spatiale dangereuse. "Il tire lentement l'astéroïde ou la comète hors de sa trajectoire d'origine", explique Plesko. Mais un tel tracteur doit continuer à tirer pendant des décennies et la technologie ne sera pas prête avant cent ans, estime-t-elle.
'Au cas où vous vous demanderiez pourquoi c'est un travail important, je m'assurerai qu'aucun astéroïde ne vous tombe sur la tête'
Vous pouvez également y envoyer des satellites qui pousseront l'astéroïde dans une direction différente avec des faisceaux laser, ou s'écraser dessus avec une force brute avant de toucher la Terre. Ou vous pouvez diriger des rayons de soleil vers eux avec un miroir, les déplacer avec des missiles ou peindre un côté en blanc pour modifier ses propriétés thermiques. Même les armes nucléaires sont à l'étude, bien que les débris d'une telle explosion causent d'autres problèmes. En outre, il existe une interdiction internationale de lancer des armes de destruction massive dans l'espace. "Nous ne prenons pas cela à la légère", souligne Plesko.
Tous les deux ans, des experts du monde entier rejoignent une sorte de communauté de jeu faire face à un scénario catastrophe fictif. Celui de 2019 tournait autour d'un rocher de quelques centaines de mètres avec une chance sur cent qu'il heurte dans sept ans. Au troisième jour du jeu de rôle, les participants savaient qu'il se dirigeait directement vers la ville de Denver. Puis un morceau s'est détaché et s'est dirigé vers le cœur de New York. Les capacités de résolution de problèmes des joueurs sont mises à rude épreuve :comment dévier l'astéroïde, quelle zone doit être évacuée, qu'en est-il des usines chimiques et des centrales nucléaires, … « Un tel exercice montre rapidement combien de temps il faut pour faire quelque chose ' dit Plekso. Mais cela ne veut pas dire que c'est impossible.
Pour le prouver, une mission de test scientifique a été lancée :DART (Double Asteroid Redirection Test). Avec cette expérience, la NASA veut montrer que nous pouvons faire changer de cap un astéroïde. Andy Rivkin dirige l'équipe d'enquête de la mission. Il a commencé à étudier les astéroïdes lorsqu'il a mené des recherches fondamentales sur les origines du système solaire. "Quelle que soit la question à laquelle vous essayez de répondre, vous vous retrouvez toujours avec des astéroïdes", dit-il.
À la fin de cette année, le vaisseau spatial DART à bord d'une fusée SpaceX se dirigera vers l'astéroïde Didymos et sa lune Dimorphos. Il doit s'écraser sur cette lune et ainsi changer son orbite, obligeant Didymos à son tour à orbiter différemment autour du soleil. Un astéroïde du calibre de Dimorphos – la Lune pèse 4,8 milliards de kilogrammes – peut causer des dégâts considérables sur Terre. Les scientifiques espèrent voir combien d'énergie cinétique est transférée lors de la collision. La technique fonctionne aussi bien avec les astéroïdes solitaires, mais un système à deux corps célestes offre aux chercheurs un avantage pratique :ils peuvent facilement mesurer à quel point l'orbite de la lune change, car ils peuvent simplement suivre son mouvement devant Didymos.
Les scientifiques soupçonnent qu'il existe environ un million d'objets géocroiseurs d'au moins 50 mètres de taille
À peine un mois avant la collision fin 2022, les scientifiques ont pu voir le couple pour la première fois - comme un minuscule pixel. "Nous devons diriger DART vers ce pixel", explique l'ingénieur système Elena Adams. "Et puis boum, on l'a perdu. Quelle est l'intention, parce que cela signifie que tout a explosé. Que tu sois payé pour ça, pour faire exploser un vaisseau spatial de 250 millions de dollars !", rit-elle.
L'équipe espère que le radar Goldstone et une batterie de télescopes spatiaux surveilleront l'affichage. Les modèles informatiques qui sont construits avec toutes les informations recueillies devraient aider des scientifiques comme Plesko à comprendre comment nous devrions réagir si jamais un astéroïde se dirige vraiment vers nous. "Les programmes comme DART sont une sorte d'assurance en cas de problème", explique Rivkin.
Rivkin est heureux que la défense planétaire ne soit plus considérée comme une blague, mais nous n'avons pas non plus à nous inquiéter inutilement. "Si les gens perdent leur sommeil à cause des astéroïdes, j'espère que c'est parce qu'ils sont fascinés par toute la science cool", dit-il. C'est grâce à cette connaissance que nous pouvons nous libérer des aléas du cosmos. "Pour la première fois, en tant qu'espèce, nous avons la possibilité d'empêcher une catastrophe naturelle", déclare Plesko. « Nous ne pouvons pas arrêter les ouragans et les tremblements de terre. Mais un tueur de planète ? En fin de compte, je pense vraiment que nous pouvons le faire. »
