Le 26 septembre, le vaisseau spatial DART (Double Asteroid Redirection Test) de la NASA s’est écrasé sur Dimorphos, une lune de l’astéroïde proche de la Terre Didymos, à 14 000 miles par heure. Avant l’impact, les ingénieurs et les scientifiques du Southwest Research Institute ont réalisé une expérience pour étudier le processus de cratérisation qui produit la masse de matériaux éjectés et mesure l’amélioration ultérieure de l’impulsion de l’impact.
L’expérience, qui a utilisé une cible plus réaliste que celles précédemment explorées, est décrite dans un nouvel article publié dans Le Journal des sciences planétaires.
La NASA suit non seulement les astéroïdes proches de la Terre (NEA) qui pourraient constituer une menace d’impact possible pour notre planète, mais explore également la technologie pour dévier la trajectoire d’un petit NEA. Seul un petit changement orbital serait nécessaire pour modifier la trajectoire d’un objet afin qu’il passe en toute sécurité par la Terre, tant que le changement est appliqué suffisamment longtemps avant le moment de l’impact.
Changer l’élan d’un astéroïde par une collision directe offre un double coup de poing : le transfert d’élan direct du projectile qui l’impacte, le poussant vers l’avant, et le recul de l’astéroïde des débris qui éclatent du cratère d’impact, également connu sous le nom d’éjecta de cratère. L’éjecta transfère de l’élan, propulsant la cible dans un mode « action-réaction », un peu comme une fusée se lance lorsque du gaz à grande vitesse jaillit de l’arrière du véhicule.
« Une grande question à laquelle nous étions confrontés était de savoir à quoi ressemblerait réellement l’astéroïde et quelle serait sa composition. La question de savoir si nous pouvons apprendre quelque chose d’expériences en laboratoire à petite échelle est une question qui nous intéresse au plus haut point », a déclaré le Dr James D. Walker, directeur du département Engineering Dynamics du SwRI et auteur principal de l’étude.
Walker est membre de l’équipe d’enquête DART aux côtés de ses co-auteurs, le Dr Sidney Chocron, Donald J. Grosch et le Dr Simone Marchi.
Le vaisseau spatial de la mission DART a été lancé depuis la Terre en novembre 2021. Le 26 septembre, il s’est délibérément écrasé sur la lune Dimorphos pour évaluer si un vaisseau spatial pouvait dévier un astéroïde sur une trajectoire de collision avec la Terre. Dimorphos orbite autour de l’astéroïde Didymos, un objet proche de la Terre qui a été classé comme un astéroïde potentiellement dangereux. DART est conçu pour déplacer l’orbite de la lune autour de Didymos.
Le grand canon à gaz léger à deux étages de SwRI, capable de lancer des projectiles à des vitesses allant jusqu’à sept kilomètres par seconde, a été utilisé pour lancer un projectile sur un objet représentant la lune. Parce que Dimorphos était considéré comme un astéroïde « tas de gravats » composé de morceaux de roche liés ensemble par gravité, la lune était représentée par un ensemble de roches et de pierres, dans ce cas maintenues ensemble par du ciment.
« Nous avons tiré une sphère en aluminium, qui représentait la sonde spatiale DART, en utilisant le canon à gaz léger à deux étages sur la cible à 5,44 kilomètres par seconde, ce qui se rapproche des 6,1 kilomètres par seconde attendus de l’impact DART », a déclaré Walker.
« Notre expérience a mesuré un transfert d’impulsion vers la cible de 3,4 fois l’impulsion entrante du projectile sphérique en aluminium. Le nombre 3,4 est désigné par les scientifiques comme la lettre grecque bêta de l’impact. Par conséquent, l’éjecta du cratère a fourni 240 % supplémentaires d’impulsion. pour dévier le corps, au-delà de celui fourni par le projectile lui-même. »
L’expérience visait à étudier le processus de cratérisation et à mesurer l’amélioration de l’élan qui résulterait de la collision. Fondamentalement, le tas de gravats n’a pas été maintenu en place mais a été suspendu verticalement comme un pendule pour mesurer l’amélioration de l’élan, ou le recul, créé par l’éjecta d’impact.
« Il est important de comprendre la quantité de recul », a déclaré le co-auteur, le Dr Simone Marchi. « Tout se résume à la quantité d’élan qui a été transférée à la cible à partir de l’impact, et il y avait une quantité importante de matériel de recul et d’éjecta. »
En mesurant l’élan, l’équipe SwRI pourrait alors extraire des informations importantes qui pourraient évaluer la difficulté de dévier les astéroïdes dans l’espace. Dans cette dernière expérience, l’amélioration de l’élan était plus élevée que ce qui avait été observé dans les expériences précédentes de l’équipe. Un recul plus élevé suggère qu’il serait plus facile de dévier l’astéroïde.
Dans les semaines qui ont suivi l’impact, la NASA a annoncé que DART avait réussi à pousser la lune. Walker attend maintenant avec impatience de voir ce que l’on peut apprendre d’autre de la mission, y compris le transfert d’élan de l’événement dans l’espace.
« Il faudra un certain temps pour calculer les données, en partie parce qu’il s’agit d’estimer la masse de la lune, qui est inconnue », a-t-il déclaré. « Une fois qu’il y aura un accord sur la masse, alors la mesure du changement d’orbite de la lune nous dira le transfert d’impulsion. Nous avons un corps spéculatif que nous avons impacté et ce que nous aimerions vraiment savoir, c’est comment la taille a affecté les choses. . Ce sera un défi de déterminer cela. »
Le papier apparaît dans Le Journal des sciences planétaires.
Plus d’information:
Simone Marchi et al, Amélioration de l’élan d’une sphère en aluminium de 3 cm de diamètre frappant un petit assemblage de rochers à 5,4 km/s, Le Journal des sciences planétaires (2022). DOI : 10.3847/PSJ/ac854f