Mise à jour 17 Janvier 2022.
CONFÉRENCE MENSUELLE
DE LA SAF
De Aurélie MOUSSI
Dr en
astrophysique. Spécialiste des astéroïdes
Chef projet
Hayabusa/Mascot et MMX/MIRS
L’EXPLORATION DES ASTÉROÏDES : PETITS CORPS MAIS GRANDS EXPLOITS
Organisée par la
SAF
En présence du
public et en vidéo (direct) sur canal YouTube SAF
Le Mercredi 12
Janvier 2022 à 19H00
Photos : JPM pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution
peuvent m'être
demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir
les crédits des autres photos si nécessaire
La présentation est disponible sur
ma liaison ftp , rentrer le mot de passe, puis CONFÉRENCES SAF ensuite
SAISON 2021/2022 ; elle s’appelle :
Hayab-Moussi-SAF.pptx
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me
contacter avant.
La vidéo de la réunion est accessible : https://youtu.be/xMSvnoNqxH8
Tous les autres enregistrements sont accessibles sur la
chaine
YouTube SAF.
Le Covid et la peur du Covid ont fait beaucoup de victimes dans
nos réservations ; néanmoins, en plus du public présent au CNAM, il y avait 78
spectateurs à nous suivre sur le canal YouTube. Le transmission a été de qualité
d’après ce que j’ai compris.
Aurélie Moussi est astrophysicienne basée au CNES à Toulouse.
Elle est spécialiste des petits corps appelés astéroïdes.
Elle a participé au projet Hayabusa-2 qui a permis de ramener des
échantillons de la surface de Ryugu, un mini astéroïde, et d’y déposer notamment
une « boite à chaussures » intelligente sur laquelle elle a travaillée.
Elle nous raconte ce soir cette exceptionnelle mission, dont très
peu de média ont parlé !
Je me suis permis de compléter avec certaines informations que
j’avais déjà publiées.
INTRODUCTION.
Elle commence par une introduction sur les astéroïdes, ils sont
situés principalement dans la ceinture principale entre Mars et Jupiter.
Ces astéroïdes sont en fait très divers, comme on le voit sur la
photo suivante.
On commence à avoir visité un grand nombre de ces petits corps.
Et la mission dont on nous parle ce soir, à la caractéristique de
ramener des échantillons de surface.
Un
échantillon des petits corps déjà visités par une sonde spatiale.
Les asteroides sont les restes de
matière qui n’ont jamais pu former une vraie planète
L’étude spectrographique a permis de
déterminer trois grandes familles à première vue (en fait un peu plus complexe)
Les astéroïdes de type S (en anglais
stony rocheux) ou silicatés, constitués de pyroxène et d’olivine avec petit
noyau de Fe-Ni
Les astéroïdes du type M
(métalliques), blocs de Fer et de Nickel
Les astéroïdes de type C (pour
carbonés) sont les plus primitifs
Mais ce qui nous intéresse aujourd’hui
ce sont les missions avec retour d’échantillons comme :
·
Haybusa 2 et
·
Osiris-Rex
·
Ou la future MMX
LA
MISSION HAYABUSA-2.
Le 21 septembre 2018, la sonde Japonaise Hayabusa-2 qui orbitait
autour de l’astéroïde Ryugu (900 m de dimension ; 300 millions de km de nous)
s’est approchée de la surface jusqu’à 55 m pour y larguer deux petits rovers
d’une vingtaine de cm, éjectés du module Minerva II-1.
Minerva
II est un acronyme de MIcro Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid de
deuxième génération. En effet la première génération était à bord de la mission
Hayabusa-1.
Les rovers Minerva II-1A et B ont atterri avec succès sur la
surface et ont rebondi avant de se stabiliser. Ils sont en bonne condition.
De plus :
Largage du robot MASCOT devant analyser le sol, développé par la
DLR et le CNES
Prise d’échantillon du sol avec retour sur Terre (2020) de la
capsule
Photos : JAXA.
Les Minerva sont les premiers rovers à s’être posés et à se
déplacer sur un astéroïde.
Illustration des deux Minerva, l’un posé, l’autre sautant à sa
prochaine position.
·
Des capteurs mesurent la température du sol et de
l’environnement.
·
Ces rovers sont de forme hexagonale et pèse 1kg
sur Terre.
·
Le rover 1A possède 4 caméras et le rover 1B
trois caméras.
·
Celles-ci devraient pourvoir fournir des images
stéréo de la surface.
·
Les rovers communiquent avec la sonde en orbite
·
Ces rovers ont la particularité de sauter (to hop
en anglais) grâce à un moteur dédié à cet effet.
Crédit : JAXA
MASCOT : UNE
BOITE À CHAUSSURES DE LUXE.
Masse ≈ 10 kg Collaboration DLR/CNES
Possède 4 instruments :
MicrOmega:
microscope infra-rouge hyperspectral, analyse minéralogique in situ du sol (IAS)
MARA: Radiomètre, mesure de la température de surface et inertie
thermique de l'astéroïde (DLR Berlin)
MAG: Magnétomètre 3 axes (Université Technologique de
Braunschweig)
CAM: caméra multispectrale champ large, contexte géologique des
sites visités (DLR Berlin)
Aucun système de propulsion ni ancrage
Logiciel autonome
Durée de vie : 12h
Mécanisme de mobilité : astucieux, un déplacement de masse qui
fait se déplacer le centre de gravité de la boite et ainsi changer la face qui
repose sur le sol.
·
Une masse excentrée au bout d’un bras permet
aussi bien de retourner l’engin que de lui faire faire des bonds pour se
déplacer
·
Pourquoi lors des sauts, les rovers ne quittent
pas l’astéroïde ?
·
C’est étudié pour ! En fait les légers mouvements
donnés sont extrêmement faibles et la vitesse du saut est inférieure à la
vitesse de libération. La gravité à la surface est de l’ordre de 1/70.000 celle
de la Terre !
Intéressante
comparaison MASCOT / PHILAE (CNES)
MASCOT (acronyme de Mobile Asteroid Surface Scout)
On se rappelle que ce rover est comme les deux autres, « sauteur
» !
Le petit module MASCOT (une boite à chaussures de 10 kg)
développé par le CNES et la DLR a été largué avec succès sur Ryugu le 3 Octobre
2018.
On voit sur cette photo prise par la sonde, le robot MASCOT lancé
vers l’astéroïde.
Crédit JAXA
Voici une vidéo explicative de la mission du robot MASCOT :
La mission Hayabusa 2 avec l'atterrisseur MASCOT
(vidéo CNES/DLR)
·
6 minutes de chute libre, un impact tout doux (à
0,5 km/h) et ensuite 11 minutes de rebonds (8) avant stabilisation en position
défavorable. L’action de saut a été donnée pour mettre la sonde en bonne
position.
·
Le site d’atterrissage est nommé MA-9 sur les
cartes.
·
MASCOT est posé et photographie son environnement
il a pu prendre de nombreuses photos du sol
·
Les batteries ont permis 17 heures de science sur
Ryugu
·
Que des rochers de toutes tailles, pas de
régolithe. C’est une surprise.
Voici les opérations de MASCOT réalisées à l’atterrissage :
On y repère les rebonds
et les retournements.
LES
PRÉLÈVEMENTS D’ÉCHANTILLONS.
La sonde japonaise de 600 kg Hayabusa-2 en orbite autour du
minuscule astéroïde Ryugu (900 m) a réussi ce 21 Février 2019 (TU) à se poser
délicatement à sa surface et à y effectuer le prélèvement prévu de quelques
poussières de régolithe.
L’astéroïde était situé à près de 340 millions de km de la Terre.
La sonde a lentement spiralé vers la surface avant de lancer une
microbille de 5 grammes en Tantale à la vitesse de 300 m/s, dont le but était de
soulever un peu de poussière de la surface.
Poussière alors recueillie par le détecteur de la sonde en léger
contact du sol (méthode « touch and go »).
Ensuite la sonde s’est éloignée de la surface.
La zone d’atterrissage a été très difficile à déterminer, en
effet, on pensait que l’astéroïde serait recouvert de beaucoup de poussière
(régolithe) mais en fait il y avait énormément de rochers et cailloux, très
gênants pour l’atterrissage.
En définitive ils ont trouvé une zone (baptisée L08-E1) presque
exempte d’obstacles, dont on voit une photo ci-contre.
Crédit : JAXA.
La zone violette est la zone de touch down, la croix correspond à
la cible marqueur déjà sur le sol.
Le marqueur a pour objet de guider la sonde vers le bon endroit.
En Avril : après avoir tiré le projectile plus lourd (quelques
kg), on va attendre et on va recueillir l’intérieur du cratère formé, afin
d’atteindre les couches internes de l’astéroïde
Voici le film réel publié par la JAXA de la prise d’échantillon :
Après l’opération réussie de Février 2019, où Hayabusa-2 a pu
s’approcher de la surface de Ryugu et récupérer des échantillons de poussière ;
nos amis Japonais ont fait de plus en plus fort ce 5 Avril 2019 !
La mission était de tirer avec une charge explosive un objet
lourd de 2 kg (une boule de pétanque !) afin de former un cratère artificiel et
de mettre au jour la matière du sous-sol de l’astéroïde.
Cette matière étant supposée vierge de toute action des
rayonnements galactiques et solaires.
Peut-être une matière originelle de la formation de cet
astéroïde.
Comment s’est déroulée cette opération ?
La sonde a d’abord éjecté à 500 m de la surface, un petit module
(SCI : Small Carry-on Impactor) contenant un explosif (charge de 10 kg) et la
boule de pétanque.
Ensuite elle a largué une petite caméra (DCAM-3) devant filmer
l’impact sans mettre en danger la sonde principale chargée de récupérer les
infos de la caméra.
Le module SCI a explosé comme prévu à 200 m de la surface, ce qui
a projeté l’obus de 2 kg à 7200 km/h sur la surface de l’astéroïde.
Mission
réussie le 11 Juillet 2019.
La descente doit durer près de 24 heures
Zone d’impact
Avant l’impact (à gauche) et
Après (à droite). Cercle : approx 10 m.
Crédit JAXA
Pour prendre ces photos Hayabusa est descendu de son orbite de 20
km pour s’approcher de la surface avant d’y retourner.
MISSION
RÉUSSIE À 200%, IL EST TEMPS DE RENTRER !
Hayabusa 2 a passé près d’un an et demi autour de Ryugu situé à
350 millions de km, en l’étudiant
sous tous les angles, en y lançant des sondes au sol et en réussissant deux
prélèvements du régolithe (un de la surface, un autre un peu plus profond dans
le sol) malgré la qualité du sol couvert de cailloux et rochers.
Ces évènements sont exceptionnels.
En Novembre 2019 la sonde a quitté son mini astéroïde (où elle
était en orbite depuis Juin 2018) et se dirige vers la Terre avec son moteur
ionique, retour prévu pour la fin 2020, où on va récupérer sa précieuse capsule
d’échantillons
La vidéo du départ, on s’éloigne de plus en plus de Ryugu.
La sonde doit propulser la capsule d’échantillons de 16 kg dans
le désert australien de Woomera.
C’est ce qui s’est produit ce 5 dec 2020 à 17h30 GMT, on a pu
suivre en direct la trace lumineuse dans le ciel australien.
Elle est récupérée rapidement par les équipes qui l’attendait sur
place.
Un énorme succès pour une mission dont on n’a peu ou pas entendu
parler à la télé.
BRAVO LES
AMIS JAPONAIS
La vidéo de la récupération.
https://youtu.be/JNK6EW_v4Ag?list=PLpGTA7wMEDFjzlSiNurKy6TyDRmPWMlLd
Les prélèvements effectués par la sonde japonaise Hayabusa-2 ont
été ramenés d’Australie au Japon le 14 décembre 2020 pour ouverture et analyse.
Pendant de ce temps la sonde elle-même s’est éloignée de la Terre vers sa
prochaine destination.
Les échantillons sont en cours d’analyse, voir
les derniers CR sur planetastronomy.com.
LES
AUTRES MISSIONS VERS LES PETITS CORPS DU SYSTÈME SOLAIRE.
LA MISSION
AMÉRICAINE OSIRIS-REX VERS BENNU.
La NASA ne voulant pas être en reste avec la mission Japonaise
lancée en 2014, a lancé aussi une mission ambitieuse début Septembre 2016,
OSIRIS-Rex (acronyme de Origins, Spectral Interprétation,
Resource Identification, Security-Regolith Explorer) en direction d’un astéroïde
nommé Bennu (101955 Bennu ou 1999 RQ36), avec pour mission d’en ramener un
échantillon sur Terre.
Comme on le remarque à son identification, c’est un astéroïde
découvert en 1999 de dimension approximative 500m et dont la période orbitale de
1,2 ans (436 jours). C’est peut-être un fragment d’un astéroïde plus gros.
C’est un géocroiseur (NEO Near-Earth Objects en anglais),
c’est-à-dire qu’il peut couper l’orbite terrestre, il fait partie de la famille
des Apollo (astéroïdes dont leur demi-grand axe est strictement supérieur à 1 UA
et leur périhélie inférieur à 1,017 UA) ; il y en a plusieurs milliers de
répertoriés. Il frôle la Terre tous les 6 ans en moyenne, un impact est donc
possible au XXIème siècle.
Osiris-Rex qui était arrivé près de sa cible, l’astéroïde Bennu
début Décembre 2018, vient maintenant de se mettre en orbite autour de celui-ci
ce 31 Décembre 2018 grâce à l’allumage pendant quelques secondes de ses moteurs.
Bennu devient le plus petit objet (500m) autour duquel une sonde
est en orbite.
Durée de l’orbite de la sonde : 62 heures.
La sonde va tourner approximativement à 1750 m du centre de
Bennu, plus près que n’importe quelle autre sonde autour d’un corps.
Là aussi, surprise ! Il ressemble à Ryugu, une forme de toupie,
mais plus petit,
·
Il mesure seulement 500 m dans sa plus grande
dimension.
·
Densité : 1,2 Albédo : 4,4%
·
Période de rotation : 4,3 heures
·
Là aussi, absence de terrain plat, nombreuses
roches en surface.
·
Cependant on y détecte la raie de l’eau (à 2,7
microns).
Comparaison
Bennu/Ryugu. Crédit NASA/JAXA.
Bennu semble être un astéroïde actif !
Il éjecte de la matière dans l’espace à la façon d’une comète !
D’autre part son sol est beaucoup moins lisse que l’on pensait,
comme pour Ryugu.
Difficulté de prélèvement prévue.
Deux mots sur le principe de prise d’échantillons ; c’est un
système du type « touch and go » ; un bras articulé de grande longueur (3,2m)
TAGSAM (Touch and Go Sample Acquisition Mechanism) portant à son extrémité une
gamelle ressemblant à un vieux filtre à air de voiture, permettant de projeter
un jet d’azote liquide sur le pourtour afin de fluidiser le régolithe et
permettre ainsi l’aspiration dans une chambre de récupération.
Ensuite cet échantillon est placé dans la capsule de retour SRC
(Sample Return Capsule).
Il y a une vidéo qui montre le prélèvement d’échantillon :
Le prélèvement a été beaucoup plus fructueux que prévu, on va
ramener 400 g
d’échantillon sur Terre.
Allez, un dernier tour de Bennu avant de rentrer en Mars 2021.
Récupération des échantillons sur Terre : Septembre 2023 dans
l’Utah.
LES AUTRES
MISSIONS.
·
DART Double Asteroid Redirection Test de la NASA
·
HERA de l’ESA en
coopération avec DART
·
LUCY de la NASA pour visiter des astéroïdes Troyens.
·
MMX
vers Phobos avec retour d’échantillons.
MERCI POUR CETTE BRILLANTE PRÉSENTATION.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Le site de la mission
Osiris-Rex à l’Université d’Arizona.
Conf Int. sur les astéroïdes : CR de cette journée spéciale
« astéroïdes » du 30 Juin 2018.
Tout sur les astéroïdes et comètes sur votre site préféré.
À la conquête des astéroïdes et comètes : CR de la conf IAP de P Michel le 8
Nov 2011
Hayabusa, Osiris-Rx et MMX : CR de la conférence SAF de A. Barucci du Lesia
du 10 Fev 2021
Bon ciel à tous
Prochaine conférence SAF
devant public :
Le mercredi 9 Février 2022 à 19H00 au CNAM amphi Grégoire (220 places).
« Le projet EUCLID à la
recherche de la matière noire et de l'énergie sombre »
Par Yannick MELLIER
Astrophysicien IAP et LERMA Resp. Euclid. Résa > 13 janv
. Réservation
comme d’habitude ou
à la SAF directement.
Transmission en direct
sur le canal YouTube de la SAF
Sinon à suivre en
direct :
https://youtu.be/dEYzUxHXLIg
Jean Pierre
Martin
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