ESPACE

Les trois défis de l’exploration des astéroïdes

Comment s’est formé le système solaire? Les astéroïdes sont-ils des eldorados miniers exploitables? Et des menaces pour la Terre? Trois questions cruciales auxquelles aidera à répondre la sonde américaine Osiris-Rex, en ramenant sur Terre des morceaux d’astéroïdes. Lancement prévu le 8 septembre

«Un grand show astronomico-médiatique!» Avec, comme clou du spectacle, le rapatriement sur la Terre de deux lots d’échantillons de matière grappillée sur des astéroïdes, à des millions de kilomètres d’ici. Ceci afin de percer divers mystères concernant ces astres vagabonds.

Voilà ce que nous promettent les agences spatiales américaines (NASA) et japonaise (Jaxa) entre 2018 et 2023, selon Patrick Michel, directeur de recherche CNRS à l’Observatoire de la Côte d’Azur, qui collabore avec les deux entités. La première doit faire décoller ce jeudi 8 septembre la sonde Osiris-Rex, à destination d’un gros caillou cosmique de 500 m de diamètre, nommé Bennu, dont l’orbite coupe celle de la Terre environ tous les six ans. Tandis que sa pendante nippone suit déjà l’avancée de son engin Hayabusa-2, lancé, lui, en décembre 2014 vers l’astéroïde Ryugu.

Cette seconde mission veut être la répétition d’un succès historique: en 2010, Hayabusa-1, après un périple rocambolesque, avait rapporté quelques infimes miettes de l’astéroïde Itokawa

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Si les aventures des deux sondes en lice aujourd’hui ne sont donc pas des «premières», «elles restent cruciales, dit Patrick Michel, et vont bien au-delà de la simple fierté, pour les Américains, de réaliser eux aussi un tel exploit.» «Osiris-Rex est déterminante car elle contribuera à répondre à trois questions majeures que les astrophysiciens se posent, résume Jeff Grossman, l’un des scientifiques de la NASA: mieux comprendre comment le système solaire s’est formé, déterminer à quel point les astéroïdes hébergent des ressources exploitables, et enfin affiner les plans permettant de dévier un tel astre s’il venait à menacer la Terre.»

1. Comment s’est formé le système solaire?

«Il y a 4,5 milliards d’années, un gigantesque nuage de poussières s’est agrégé pour former des grumeaux, puis nos planètes. Les astéroïdes sont des reliquats de cette époque», explique Dante Lauretta, de l’Université d’Arizona, à Tucson, et chercheur principal sur cette mission. D’autant que les trois quarts d’entre eux sont formés surtout d’éléments carbonés, et donc dits de «type C». Ceci par opposition à ceux, à la composition plus minérale et métallique, de «type S» (pour «silice»), comme Itokawa.

Or autant Bennu que Ryugu sont riches en carbone. L’étude de leur matériel devrait fournir des informations sur la formation du système solaire et des planètes, mais aussi sur l’origine de l’eau et de la matière organique sur la Terre.

Tout le défi sera donc d’en piocher, de ce régolithe d’astéroïde. Puis de l’empaqueter et le rapatrier sur Terre afin d’en étudier la nature. Et là, les méthodes divergent un peu. Les Japonais ont mis au point un système lançant un projectile sur la surface de l’astre depuis la sonde s’y étant posé, les éclats générés étant aspirés et logés dans la capsule de retour. Essai en été 2019, et récupération sur Terre en décembre 2020.

Du côté américain, on n’envisage pas un atterrissage complet, vers fin 2019: Osiris-Rex, tel un colibri, va «butiner» Bennu en volant très proche de lui. Puis une sorte de trompe va entrer en contact avec l’astre. Le mécanisme d’acquisition (TAGSAM) va alors brusquement cracher de l’azote comprimé. De quoi soulever des bribes du sol, aussitôt recueillies dans les rebords intérieurs courbés du tuyau. Et cette moisson d’être placée enfin dans une capsule de retour identique à celle de la sonde Stardust qui, en 2006, avait ramené sur Terre quelques poussières d’une comète. Fin du périple prévu en 2023.

L’intérêt de la technologie américaine est qu’elle devrait permettre de glaner au moins 60 grammes de matière (ou jusqu’à 2 kg), contre quelques microgrammes seulement avec le dispositif japonais. «Cela permettra d’effectuer des analyses d’éventuelles structures de matière organiques irréalisables avec les petites quantités ramenées par Hayabusa-2, commente Patrick Michel. Pour cela, il faut en effet au moins 10 g de matériau, sachant que 75% des échantillons de Osiris-Rex seront conservés pour des études ultérieures, avec les méthodes d’analyses plus avancées qu’aujourd’hui, qui seront peut-être développées.»

Auparavant, chaque équipe va analyser sa cible sous tous ses replis rocheux. Depuis l’espace pour Osiris-Rex, avec cinq instruments embarqués, afin de «choisir l’endroit le plus sûr et le plus intéressant pour prélever un échantillon», dit Gordon Johnston, un cadre de la mission. Et in situ pour Hayabusa-2, qui va larguer à la surface de Ryugu quatre petits atterrisseurs, dont le robot franco-allemand MASCOT, bardé lui aussi d’outils d’analyse.

2. Peut-on exploiter l’eldorado minier des astéroïdes?

Au-delà des grandes questions cosmologiques, ces recherches nourriront un autre champ d’études pour l’heure encore fantasmagorique: l’exploitation minière des astéroïdes. Certains, ceux de type S surtout, contiendraient en effet des portions significatives de métaux (fer, nickel, cobalt, etc.). «Un astéroïde S de 10 m de diamètre peut contenir environ 650000 kg de métaux, dont 50 sous forme de métaux rares», affirme Dante Lauretta. L’idée d’aller exploiter ces filons n’est pas nouvelle; elle a été proposée en 1903 par le scientifique russe Constantin Edouardovitch Tsiolkovski. Mais récemment, plusieurs entités ont présenté leurs plans pour la concrétiser, la plus connue étant la société américaine Planetary Resources, qui vient de s’allier pour ce faire avec le gouvernement du Luxembourg. «Aller faire de la prospection minière sur d’autres astres, pourquoi pas? Mais cela ne se fera pas avant de très nombreuses années, disait récemment au «Temps» Xavier Pasco, spécialiste de l’espace à la Fondation pour la recherche stratégique, à Paris. Le rapport coût-bénéfice de ce type d’idées reste au cœur de vives discussions.»

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«Nous disposons de si peu d’informations sur la composition réelle des astéroïdes que toute analyse in situ sera très utile», justifie Patrick Michel, qui admet: «Cela dit, pour en faire en business, il faut d’abord pouvoir y aller et en revenir. Plus probable par contre: l’utilisation des ressources in situ pour l’exploration humaine du système solaire.» Le spécialiste ne fait plus référence ici seulement à des métaux, mais surtout à l’eau: «L’idée est de dissocier la molécule H20 pour en faire de l’hydrogène (H) et de l’oxygène (O), qui deviennent des carburants de fusée, dit Dante Lauretta. Par ailleurs, les astéroïdes de type C sont aussi riches en phosphore et en d’autres éléments utilisables comme fertilisant dans l’optique de faire pousser des vivres lors de voyages spatiaux.» Les astéroïdes feraient alors office de «station-service» dans l’espace, permettant aux astronautes d’y vivre en permanence. Quoi qu’il en soit, pour Mike Donnelly, manager du projet à la NASA, Osiris-Rex, mission à 800 millions de dollars, «servira surtout à développer des technologies pour des futures possibles missions d’exploitation.»

3. Comment contrer la menace des astres vagabonds?

Et pourquoi pas aussi des techniques d’autodéfense? «L’une des menaces majeures sur la vie dans l’Univers est une haute probabilité d’impact d’un astéroïde sur des planètes habitées», soulignait il y a peu le célèbre astrophysicien Stephen Hawking. Le risque (connu) d’un tel événement est, aujourd’hui, certes minime, mais non nul. D’autant que les trajectoires des petits objets célestes restent difficiles à prévoir avec grande précision. Cela car ceux-ci sont soumis à ce que les scientifiques appellent l'«effet Yarkovsky»: il s’agit d’une petite poussée générée à travers la restitution, sous forme de rayonnement infrarouge, de l’énergie solaire absorbée par le corps céleste. «Or la manière dont les caractéristiques et la nature d’un astéroïde influencent cet effet est très mal connue, dit Patrick Michel. Osiris-Rex permettra d’en savoir plus. D’autre part, le dispositif d’impacteur installé sur Hayabusa-2 permettra, en fonction des réactions de la surface de l’astéroïde, d’affiner nos modèles d’impact.» Au cas où, s’entend, il fallait un jour mettre au point une parade pour repousser une telle menace venue du ciel.

A propos: au classement des risques d’impact pour des gros objets, établi par la NASA, Bennu figure… en deuxième position. Juste derrière un astéroïde de 1,3 km de diamètre (29 075 (1950 DA)), qui a le plus de chance de toucher la Terre en 2880; pour Bennu, les «créneaux de collision» les plus probables sont en 2175 et 2196, avec une (mal) chance de 1 sur 2500 environ, selon l’Agence spatiale américaine.

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