NEO Surveyor, instrument essentiel pour la Protection Planétaire, cadeau de nos amis Américains

En juin 2021 la NASA a confirmé la poursuite de l’étude et de la réalisation de la mission NEO Surveyor qui doit permettre, à partir d’un télescope spatial dédié, le recensement de tous les astéroïdes de plus de 140 mètres de diamètre susceptibles d’impacter la Terre. Ce sera, avec la mission DART, l’action de protection planétaire la plus effective jamais réalisée. La fusée portant le télescope doit quitter le sol terrestre en 2026.

NB : Le nom développé de la mission est « Near-Earth-Object Surveyor space telescope » et elle est maintenant dans sa phase « design préliminaire » après avoir fait l’objet d’une « mission review ».

Le rayon de l’investigation de ces NEO est un tore de 30 millions de km de petit rayon (rayon du disque dont la rotation engendre le tore) à partir de l’orbite de la Terre autour du Soleil (déterminant le grand rayon du tore soit 1 UA ou 150 M de km). Ceci correspond bien à ce qu’on peut appeler notre environnement au sens large, puisque les planètes qui nous sont voisines sont au plus près, à 41 M de km (Vénus) et à 54,6 M de km (Mars). A noter que dans le cas où l’on s’intéresserait à une recherche similaire dans l’environnement martien, l’aphélie de l’orbite martienne atteint 1,67 UA et la limite inférieure de la Ceinture d’Astéroïdes évolue à 1,7 UA, la région centrale de la Ceinture d’Astéroïdes se situant entre 2,06 et 3,27 UA. En km, 1,7 UA-1,666 UA = 5 millions de km seulement et 2,06 UA-1,666 UA = 59 M de km. La proximité de Mars de la Ceinture d’Astéroïdes impliquerait donc une recherche de NMO (Near Mars Objects) extrêmement sérieuse dans la perspective de missions habitées.

La taille de 140 mètres a été retenue comme taille minimum des astéroïdes qu’il fallait identifier car c’est la taille minimum de ceux qui, à coup sûr, pourraient arriver jusqu’au sol terrestre en y créant un cratère. Un tel astéroïde frappe la Terre tous les 20.000 ans, en moyenne*, en libérant 300 mégatonnes d’énergie (bombe d’Hiroshima 13 kilotonnes), en moyenne. Le repère suivant, 50 mètres minimum, est celui des astéroïdes qui pénètrent dans notre atmosphère tous les 2000 ans, en moyenne, en libérant 10 mégatonnes d’énergie, en moyenne. Le repère suivant est celui des astéroïdes de 25 mètres de diamètre, du type de celui qui a explosé au-dessus de la Toungouska le 13 juin 1908 provoquant un souffle au sol balayant 2000 km2 de forêt sous-jacente, quelques morts et de nombreux blessés (dans une zone très peu peuplée). Ces derniers astéroïdes font intrusion dans notre monde tous les 200 ans, en moyenne, libérant 1 mégatonne d’énergie, toujours en moyenne. Les premiers sont à détourner à tout prix et nous avons tout intérêt à détourner les deuxièmes et même encore les troisièmes. A noter que les astéroïdes NEO d’une taille supérieure à 1 km ont tous été identifiés en 2010 (il y en a, en principe, 857).

*La précision « en moyenne », répétée, est évidemment très importante.

L’objectif, fixé par la NASA en 2005, était d’identifier, avant 2020, 90% des astéroïdes de 140 mètres et 50% de ceux de 50 mètres. Un « Science Definition Team » de la même NASA publié en 2017 et évaluant les astéroïdes de 140 mètres à quelques 25.000, estimait que cela permettrait que 99% de ces astéroïdes puissent être détectés avant impact (remarquez la prudence du « 1% », évidemment compréhensible). En 2017 on n’en avait identifié que 7.800 (aujourd’hui 10.293), avec essentiellement (mais pas uniquement, voir WISE) des télescopes au sol, et on avait réalisé alors qu’on ne parviendrait pas à atteindre l’objectif simplement avec ces mêmes installations. Il fallait réagir et la réaction est en cours.

En juin 2018 un « National Near-Earth Object Preparedness Strategy and Action Plan » fut présenté par un « Interagency working group for detecting and mitigating the impact of earth-bound Near Earth Objects » presidé par le National Science & Technology Council. En décembre de la même année, le Congrès vota un « Authorization Act » pour financer le télescope spatial dédié demandé. L’action était lancée sur le plan politique.

En décembre 2020, le projet est bien entendu repris dans le document officiel du gouvernement « The National Space Policy of the United States of America » qui résume les grands principes de la politique spatiale des Etats-Unis puis en janvier 2021, dans un « Report on Near-Earth Impact Threat Emergency Protocol ».

Je cite ces différentes étapes et documents pour montrer le long processus qui mène et qui ensuite accompagne le début d’une réalisation et pour montrer que même ce qui semble facile, logique et nécessaire est entouré d’énormément de dépenses d’énergie sur le plan politique et administratif. A noter que le projet sera réalisé sous le contrôle du PDCO (Planetary Defense Coordination Office) directement par la NASA, en-dehors des divers programmes d’exploration spatiale (il était prévu au début de la réflexion sur le sujet que ce soit un projet « Discovery », sous le nom de NEOCam). Cela a permis de le sortir de la compétition avec d’autres projets scientifiques contre lesquels il ne parvenait pas à émerger et de supprimer les contraintes, notamment de coût, auxquelles ces projets doivent se soumettre…ce qui montre bien l’urgence de la réalisation pour les autorités américaines. En fin de compte il ne devrait pas coûter plus de 600 millions de dollars ce qui est un montant raisonnable (500 millions est le seuil actuel pour les missions de type Discovery, qui sont de « petites » missions, je rappelle que le JWST a dépassé les 10 milliards).

J’en arrive presque au projet précis qui est sorti de tout cela, la mission NEO Surveyor, mais auparavant il faut préciser deux choses :

(1) L’avantage d’un télescope spatial est de poursuivre l’observation jour et nuit et aussi de n’être pas troublé par les multiples interférences résultant de l’observation du ciel à partir du sol terrestre dans le domaine infrarouge proche qui est évidemment celui retenu pour les astres froids (en complément du visuel à partir de la Terre) comme le sont les astéroïdes.

(2) Le télescope à infrarouge WISE (Wide Field Infrared Survey Explorer) devenu NEOWISE, de la NASA, avait commencé la recherche des NEO dans le cadre de son projet généraliste d’utilisation de l’infrarouge pour identifier les astres froids (y compris pour repérer les naines brunes ou les exoplanètes). Mais NEOWISE était et reste moins puissant que NEO Surveyor et moins bien placé dans l’espace (orbite circulaire synchrone-Soleil à 525 km autour de la Terre). Par ailleurs, sa mission en infrarouge « vrai » a été très courte (une année entre 2009 et 2010) en raison de l’épuisement rapide de ses réserves limitées de liquide réfrigérant (H2). Il continue aujourd’hui, et jusqu’en 2023, ses observations généralistes en mode dégradé, sur des longueurs d’onde à la limite du visible (3,4 à 4,6 microns).

La mission NEO Surveyor disposera d’un télescope doté d’un miroir primaire de 50 cm de diamètre qui captera les ondes infrarouges entre 4 et 10 microns (IR moyen et début de l’IR profond). Le télescope sera positionné en orbite autour du point de Lagrange Terre/Soleil « L1 » (c’est-à-dire entre la Terre et le Soleil, à 1,5 millions de km de la Terre). Compte tenu de cette position et de l’importance de voir les astéroïdes dont la trajectoire pourrait provenir de derrière le Soleil, il « regardera » autour de notre astre du jour sous la protection d’un coronographe. L’ellipse large autour du point L1 lui permettra aussi d’observer en direction opposée, au-delà de la Terre. Et bien sûr c’est toute la sphère céleste, sur tout le parcours de la Terre autour du Soleil, qui sera « passée au peigne fin » puisqu’il nous accompagnera en position identique par rapport au Soleil pendant toute cette course. D’une masse de 1,3 tonnes il pourra facilement être embarqué à bord d’un Atlas V ou d’un Falcon 9.

Aux dernières nouvelles on annonce qu’il pourra distinguer les astéroïdes d’une taille descendant à 30 mètres (la taille de l’astéroïde de la Toungouska) et qu’il devrait atteindre son objectif d’identification des astéroïdes de plus de 140 mètres à 90% dans les 10 ans. Sa mission durera 12 ans.

La mission DART est bien sûr le complément à cette mission d’identification car si on détecte un danger, il faudra bien faire « quelque chose ». Par ailleurs, pour ne pas voir tout en noir, on peut imaginer que la mission permette d’identifier (par spectrographie) quelques astéroïdes riches en minerais rares exploitables et qui seraient accessibles depuis la Terre par une expédition de minage.

On peut imaginer à partir de là qu’on fera un jour de même pour la protection de Mars, même si comme on l’a vu la semaine dernière, le besoin de précision (taille des astéroïdes) pour les hommes sur cette planète sera beaucoup plus élevé en raison de la proximité de la Ceinture d’Astéroïdes et de la ténuité de l’atmosphère. Bien entendu la recherche menée pour la protection planétaire de la Terre pourra bénéficier à celle de Mars et réciproquement car, j’insiste, ces télescopes ne se contenteront pas de repérer les astéroïdes, ils en détermineront la trajectoire (compte tenu de leur proximité, le déplacement des NEO est nettement perceptible, à partir du moment où on les a repérés bien sûr).

Illustration de titre : vue d’artiste du télescope NEO Surveyor. Credits: NASA/JPL-Caltech.

Illustration ci-dessous : trajectoire de mise en orbite pour NEO Surveyor, puis orbites successives. La Terre est le point bleu à droite, L1 est le point émeraude à gauche. Le Soleil est dans l’alignement des deux points, vers la gauche. Vous remarquerez la très belle orbite de Lissajous (trajectoire orbitale quasi-périodique que tout objet céleste parcourt sans propulsion autour d’un point de Lagrange). Rappelons quand même que L1 est un point d’équilibre instable et qu’il convient de temps en temps de procéder à une correction. Capture d’écran, crédit : Wikipedia Commons (Horizon system, JPL, NASA).

Liens:

https://www.nasa.gov/feature/nasa-approves-asteroid-hunting-space-telescope-to-continue-development

https://spacenews.com/nasa-to-develop-mission-to-search-for-near-earth-asteroids/

https://www.nasa.gov/feature/new-report-assesses-status-of-detecting-near-earth-asteroids

https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/pdco-neoreport030825.pdf

https://www.astronomy.com/bonus/asteroidday

https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/ostp-neo-strategy-action-plan-jun18.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Wide-field_Infrared_Survey_Explorer

https://neowise.ipac.caltech.edu/

https://www.clubic.com/mag/sciences/conquete-spatiale/actualite-374812-neo-surveyor-la-nasa-accelere-son-projet-pour-surveiller-les-asteroides.html

https://cneos.jpl.nasa.gov/

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 22 11 03

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

13 réponses à “NEO Surveyor, instrument essentiel pour la Protection Planétaire, cadeau de nos amis Américains

  1. Merci pour cet article rassurant.

    Si on s’en réfère à votre article de la semaine dernière, ne serait-il pas justifié aussi d’envisager un NMO Surveyor en cas de colonisation de notre voisine rouge.

    Sur notre Terre, une météorite de la taille d’un melon aurait peu de chance d’arriver au sol qui est relativement protégé par notre atmosphère alors que le même projectile pourrait provoquer de sérieux dégâts en cas de chute sur de futures installations martiennes.
    Bien sûr, nous avons le temps d’y penser car les problèmes financiers qui menacent le nouveau propriétaire de Tweeter risquent de reporter de plusieurs années cette colonisation de Mars.

    1. Merci de votre commentaire M. Louis.
      C’est bien ce que je dis dans le dernier paragraphe de mon article de cette semaine :”On peut imaginer à partir de là qu’on fera un jour de même pour la protection de Mars…”
      .
      J’espère comme vous que l’achat de Twitter par Elon Musk ne va pas trop le gêner pour son développement de SpaceX! Sans doute ne connaît-il pas l’expression française “Qui trop embrasse, mal étreint”. Hélas!

      1. J’ai bien peur que la perspective de voir un Starship débarquer un jour des êtres humains sur Mars s’éloigne de plus en plus. Et pas seulement à cause de la dispersion d’Elon Musk sur trop de projets différents, mais surtout parce que son vaisseau censé être “à tout faire” n’aura probablement pas la capacité de relever ce défi pour les raisons que j’ai déjà évoquées plus d’une fois ici. C’est très regrettable, mais il faut se rendre à l’évidence.

        1. Même si toutes ces personnes ne parviennent pas à réaliser leur rêve, voyager et s’installer sur Mars, cela ne nous mènera pas nulle part, tout au plus les acquis ne seront pas abandonnés, cela servira à un nouveau but. Le pessimisme, réaliste dans le présent, peut céder sa place à un optimisme plus sensé quand les expériences et connaissances auront progressé. Tant pis si toutes les composantes ne sont pas entièrement réunies au moment souhaité, je crois qu’il ne faut pas être pressé si cela est possible. J’espère qu’Elon Musk réussira à bien se maintenir financièrement, là c’est une autre science, pourvu que son optimisme et son courage soient récompensés.

          1. Elon Musk a un temps fait rêver la “génération Apollo” (dont je fais partie) qu’elle pourrait assister au débarquement d’êtres humains sur Mars après avoir déjà eu le privilège de vivre en direct l’événement historique des premiers pas sur la Lune en juillet 1969. Cette perspective semble malheureusement maintenant s’éloigner; cet événement sera plus vraisemblablement pour une prochaine génération qui. elle, n’aura par contre pas connu cette inoubliable nuit du 20 au 21 juillet 1969; à chacun son tour :-)! Mais je ne demanderais pas mieux bien sûr qu’Elon Musk surprenne le monde une fois encore et bouleverse les pronostics! L’avenir le dira.

  2. Il reste la NASA et les Chinois. C’est vrai que Musk virevolte en tous sens. Mais on ne connaît pas ses intentions. Revendre twitter avec un bénéfice dans quelque temps, quand il aura une fusée encore améliorée? Il faut beaucoup d’argent pour envoyer des hommes sur mars! De toute façon, je crois aussi que l’arrivée d’humains sur cette planète va encore prendre un peu de temps mais cela se fera un jour, quand on aura un vaisseau plus rapide et puissant ou … un peu plus de goût du risque

    1. S’il y a une chose que Musk garde sûrement à l’esprit, c’est la nécessité de gérer son emploi du temps, comme tout entrepreneur. Il peut bien sûr y trébucher, mais aussi dans tout autre domaine. Concédons lui pour le moment le bénéfice du doute.

      Plus problématique est sa pratique de la communication. Au service de ses intérêts, et non de la vérité. Attention donc à ne pas prendre au pied de la lettre ce qu’il dit. Qu’illustre le scepticisme général de la communauté scientifique sur ses déclarations martiennes, tant pour les moyens annoncés (même “améliorés”) que la finalité. Le fait qu’il ait eu raison sur la Falcon n’interdit pas le sens critique.

      Aller et surtout vivre sur Mars coûtera en effet (très) cher. Et sera dangereux, goût du risque ou pas (et dans notre société, ce goût tend à baisser), comme le rappellent encore les 2 derniers articles de ce blog. Avec le temps, on réduira sans doute une part du danger, mais au prix d’un coût encore plus élevé et d’entraves toujours plus sévères dont on peut se demander qui, en fin de compte, sera prêt à les supporter. Rester confiné dans un bunker à vie sans autre échappatoire que l’occasionnelle et laborieuse sortie extravéhiculaire dans un paysage toujours semblable à lui-même peut à la longue lasser …

      1. Vous assimilez les futurs volontaires qui veulent vivre sur Mars à des touristes qui rateront leurs vacances : le paysage est décevant, des golfettes sont à disposition, mais si c’est pour aller se promener sans cannes et sans balles, quel ennui…

        Les habitants ne seront pas sans travail, ils exploreront, feront des découvertes, étudieront. Auriez-vous dit à Haroun Tazieff et son équipe qu’il est dangereux, lassant et inutile de gravir la pente des volcans, et qu’il aurait mieux fait de choisir la profession d’ingénieur forestier pour respirer le bon air et écouter le chant des oiseaux ? Que vous aurait-il répondu ?..

        Le besoin de s’échapper peut exister dans quantité de professions : l’infirmière en psychiatrie qui craque, le professeur constamment chahuté finissant par détester ses élèves, et tant d’autres situations de personnes ayant choisi ce qui n’était pas fait pour elles… Le meilleur exemple « d’échappatoire » facilement trouvée que je peux donner, est celle d’une psychologue qui n’a exercé sa profession que quelques mois durant sa vie inactive. À ma question : « Pourquoi as-tu abandonné si vite ? », elle a répondu : « Parce que je me suis rendu compte que la psychologie, cela ne servait à rien… » Dans ce monde, elle ne se sentait pas vivre, et peut-être ailleurs non plus, alors que d’autres psychologues transmettent tout le contraire (blogs Thomas Noyer, Stephen Vasey).

        Conclusion : l’enthousiasme des autres est irraisonnable pour ceux qui ne l’éprouvent pas, il n’est pas nécessaire d’apporter des arguments techniques ou psychologiques pour réussir à démontrer plus simple : « Moi cela ne m’inspire pas ». Oui, c’est l’essentiel et on l’a compris.

      2. Merci pour votre commentaire, Monsieur Pierre Baland. Voici quelques éléments de réponse:
        1) Vous écrivez, en parlant d’Elon Musk: “Le fait qu’il ait eu raison sur la Falcon n’interdit pas le sens critique”. Certes mais pour le moment, on ne peut pas constater d’échec dans le développement de son entreprise spatiale. Donc aucune raison, pour le moment, de considérer cet échec potentiel (qui existe pour tout projet humain).
        2) Vous mentionnez à propos du même, le “scepticisme général de la communauté scientifique sur ses déclarations martiennes”. L’histoire des sciences et de l’ingénierie devraient plutôt vous inciter à ne pas trop prendre en compte ce scepticisme. Combien se sont lancés dans des entreprises dont tout le monde se moquaient et doutaient et qui on finit par réussir? Réponse: “beaucoup” sinon tous, s’agissant d’innovations disruptives!
        3) Vous évoquez la faible attractivité de l’environnement martien comme facteur dissuasif du voyage et de l’installation sur Mars. Je vous laisse à votre jugement subjectif, comme le développe très bien Dominic.
        4) sur le coût, je vous ai déjà répondu plusieurs fois que son montant n’était pas aussi terrible que les adversaires du projet le disent (sans aucun éléments sérieux). Je ne vais pas recommencer.

        1. Pour le coût, je me bornais à reprendre les propos de M. Martin : il faudra beaucoup d’argent.

          Il n’y a pas que les adversaires du projet qui le pensent. Dire que ce coût sera moins terrible qu’on le croit contredit la conclusion relevée ici-même il y a 3 mois qu’ « on ne peut évoquer que très vaguement aujourd’hui le coût de la première mission habitée et a fortiori celui de l’installation de l’homme sur Mars ». Cette conclusion est plus correcte. Tout pronostic est donc imprudent, mais l’honnêteté oblige à ajouter que, sur la base des expériences passées et des informations aujourd’hui disponibles, et jusqu’à plus ample informé, rien n’autorise à penser qu’il sera rien moins que colossal. Il y a eu des déclarations contraires, mais elles ne sont pas étayées.

  3. Bravo pour la NASA et la fusée Artemis 1 en route pour la Lune en ce 16 novembre 2022! La NASA est pour l’instant la SEULE organisation humaine à pouvoir réaliser les vols habités interplanétaires du 21ème siècle.

    1. “La NASA est pour l’instant la SEULE organisation humaine à pouvoir réaliser les vols habités interplanétaires du 21ème siècle”, ah bon?! Pour l’instant c’est surtout SpaceX qui a fait la démonstration aux Etats.Unis de sa capacité à envoyer des astronautes dans l’espace; du moins, disons, jusqu’au niveau de la Lune probablement. Au-delà, c’est une autre histoire, mais la NASA, avec le SLS qui n’est essentiellement qu’une “resucée” de la Saturn V d’il y a un demi-siècle (!), n’est en tout cas pas mieux placée que SpaceX pour ce qui est d’envoyer des êtres humains sur Mars par exemple.

  4. Artemis 1 seule fusée à pouvoir réaliser les vols habités interplanétaires? Hum! à voir
    https://www.tomsguide.fr/station-spatiale-chinoise-tiangong-la-chine-est-definitivement-devenue-une-puissance-spatiale-majeure/
    Si vous faites une recherche sur ce thème vous aurez de doutes. Et c’est tant mieux que les Chinois se prennent de passion pour l’espace. Ça vaut mieux que de faire la guerre, cela stimule les autres nations et donne de l’espoir pour l’avenir (dommage pour les sceptiques). Dommage aussi que l’Europe aille si mal!

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