Récemment, le vaisseau spatial DART (Double Asteroid Redirection Test) de la NASA s’est écrasé sur un astéroïde Dimorphos de 170 m à 6,6 km / s, comme première démonstration en orbite de la déviation d’un astéroïde par impact cinétique. Le vaisseau spatial DART devait toucher le centre de Dimorphos de manière presque frontale. Les télescopes terrestres ont maintenant confirmé que l’impact a réussi à modifier la période d’orbite de Dimorphos de 32 minutes, bien plus que prévu.
Mais, où devrions-nous impacter un astéroïde pour dévier le plus efficacement son orbite ? Simplement vers le centre de l’astéroïde ? Ces questions doivent encore être bien étudiées.
Dans un nouvel article publié dans le Journal d’orientation, de contrôle et de dynamique, des chercheurs de l’Université de Tsinghua ont proposé une géométrie d’impact cinétique optimale pour améliorer l’ampleur effective de la déviation d’impact cinétique, ce qui devrait favoriser notre compréhension de la manière d’utiliser pleinement un impacteur cinétique et d’obtenir les meilleurs résultats. Ils ont découvert qu’un impact décentré bien conçu semblait augmenter l’efficacité de déviation de plus de 50 % par rapport à l’impact central utilisé par la mission DART.
Leur travail montre un résultat surprenant : quel que soit l’aspect de l’astéroïde cible ou l’emplacement/la direction d’impact, le changement de vitesse de l’astéroïde est toujours situé sur un hodographe unique, qui n’est déterminé que par les propriétés matérielles de l’astéroïde. Ils l’appellent l’hodographe Delta-v.
« L’hodographe Delta-v est en fait une distorsion d’une surface sphérique idéale. Et la détermination d’un profil réaliste nécessite de quantifier l’effet des angles d’impact sur l’efficacité du transfert d’impulsion, qui peut être calculé à partir de simulations hydrodynamiques d’impacts obliques », ont expliqué les chercheurs. .
Avec des simulations numériques, l’hodographe unique est obtenu et appliqué pour optimiser l’emplacement ou la direction de l’impact, en tenant compte à la fois de la géométrie orbitale et des formes de l’astéroïde. Pour les astéroïdes quasi sphériques de type Bennu, l’impulsion souhaitée est sensible aux emplacements d’impact, et la géométrie d’impact optimale s’écarte de l’impact central normal vers le côté avant dans certaines géométries orbitales, en particulier pour les angles de géométrie orbitale plus grands.
La déflexion effective est augmentée jusqu’à 50% lors de la frappe à l’emplacement optimal par rapport à un simple impact centré.
Pour les astéroïdes allongés de type Itokawa, la direction d’impact détermine la distribution de Delta-v définie sur l’hodographe et, par conséquent, la phase de rotation optimale à l’impact. Une direction préférable peut même augmenter la distance de déviation finale de 100 % par rapport à la valeur d’une direction inappropriée.
« Ce travail présente une application simple et innovante de l’hodographe Delta-v à la conception de géométrie optimale dans les déviations cinétiques des PHA, en tant que lien entre l’impact à hyper-vitesse et la dynamique orbitale à long terme », ont déclaré les chercheurs. « La méthode d’optimisation proposée devrait être prise en compte dans la conception de la trajectoire globale des futures missions de déviation d’astéroïdes, où la distance de déviation attendue est déterminée non seulement par la géométrie orbitale mais également par la géométrie d’impact. »
Plus d’information:
Yifei Jiao et al, Optimal Kinetic-Impact Geometry for Asteroid Deflection Exploiting Delta-V Hodograph, Journal d’orientation, de contrôle et de dynamique (2022). DOI : 10.2514/1.G006876