La mission de la NASA sur l’astéroïde métallique Psyché aura un impact important sur l’astronomie. Voici comment
Cinq scientifiques se sont réunis mardi 10 octobre au Kennedy Space Center de la NASA pour présenter les plans d’une mission spatiale exaltante qui devrait être lancée dans quelques jours seulement. Cela s’appelle Psyché.
Nommé d’après sa cible, ce projet enverra un vaisseau spatial dans un voyage impressionnant de 2,2 milliards de milles (3,5 milliards de kilomètres) vers un astéroïde surnommé 16 Psyché – mais ce qui est essentiel ici, c’est que cet astéroïde est bien plus qu’une simple roche spatiale. . Il se pourrait très bien qu’il s’agisse du noyau métallique survivant d’une planète dont les couches externes ont été détruites il y a très, très longtemps.
Si l’agence a raison sur cette hypothèse, 16 Psyché a le potentiel de nous offrir une manière unique et fortuite d’étudier le noyau de la planète Terre. En effet, les deux devraient avoir des compositions métalliques similaires, possédant une combinaison de fer et de nickel. Mais même si l’équipe se trompe et que Psyché est en réalité un autre type d’objet cosmique contrairement à la graine au centre de notre planète, il y aura toujours de quoi se réjouir.
Comme le dit Lindy Elkins-Tanton, chercheuse principale de Psyché, la deuxième idée principale de ce que pourrait être Psyché est tout aussi intrigante que la première – et on pourrait en fait dire qu’elle est encore plus alléchante.
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Il est possible que 16 Psyché soit constituée d’un matériau qui s’est formé très près du soleil à un moment donné, puis a été « réduit » de telle sorte que les atomes d’oxygène du matériau ont été déconnectés de ses atomes de fer. À leur tour, les atomes de fer seraient devenus leur forme métallique. « Il s’agit d’un type de matériau sur lequel les planétologues émettent des hypothèses depuis longtemps, mais nous n’en avons jamais trouvé auparavant », a déclaré Elkins-Tanton lors de la conférence de presse de mardi 10 octobre. « Alors réfléchissez à ce que cela signifie lorsqu’il n’y a qu’un seul objet comme Psyché dans tout le système solaire. »
« L’autre idée est que Psyché est une sorte de corps primordial non fondu, essentiellement formé des tout premiers matériaux du système solaire qui se sont réunis sous l’effet de la gravité », a déclaré Ben Weiss, chercheur principal adjoint de la mission Psyché, lors du briefing : » préservé depuis lors dans cet état primordial. Dans ce cas, nous serions en présence d’un superbe fossile de l’ancien système solaire.
Quoi qu’il en soit, cet exploit ambitieux (actuellement prévu pour le lancement au sommet d’une fusée SpaceX Falcon Heavy le 12 octobre) se terminera forcément par l’ajout de quelques notes de bas de page à nos livres d’astronomie. En fait, Psyché a déjà franchi de nombreux jalons.
La propulsion de science-fiction est désormais une réalité
David Oh, ingénieur en chef des opérations au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, affirme que ce sera la toute première mission à utiliser des propulseurs à effet Hall dans l’espace interplanétaire. Qu’est-ce que cela signifie? En gros, les propulseurs à effet Hall utilisent l’électricité pour ioniser le gaz xénon – l’ionisation fait référence à la suppression ou à l’ajout d’un ou deux électrons des atomes qui composent une substance. Dans ce cas, la substance est un gaz.
Lors de l’ionisation, ces atomes acquièrent une charge. (Les vieux atomes ordinaires ont des charges neutres parce que leur nombre de protons positif et leur nombre d’électrons négatifs sont égaux. Supprimez certains électrons, par exemple, et vous perdez un peu de négativité.) Le résultat ? Ions. Ces ions chargés forment alors un champ électrique qui peut, à travers une série d’étapes compliquées, propulser un objet. Dans ce cas, il s’agit du vaisseau spatial Psyché.
« Ils sortent du propulseur à une vitesse de 15 kilomètres par seconde, soit neuf milles par seconde », a déclaré Oh. « C’est cinq fois plus rapide que la vitesse du carburant sortant d’une fusée chimique ordinaire. »
« Il y a 30 ans, lorsque j’étais étudiant diplômé, je travaillais sur des propulseurs à effet Hall », a-t-il poursuivi. « À l’époque, c’était considéré comme une technologie ésotérique et expérimentale du futur ; c’était le genre de chose dont on entendait parler dans Star Wars et Star Trek. »
Maintenant, nous y sommes.
Grâce à cette technologie, le vaisseau spatial Psyché devrait atteindre sa cible métallique en 2029 après son lancement jeudi. Cela semble long, mais le chemin pour y parvenir est si complexe que la NASA ne doute pas que le temps passe vite. « Le lancement n’est que le début », a déclaré Oh.
La route
Après avoir décollé de notre planète et séparé de son char-fusée Falcon Heavy, Psyché commencera à se déplacer vers son sujet situé entre Mars et Jupiter. Ensuite, les propulseurs à effet Hall entrent en jeu.
« Ces propulseurs peuvent fonctionner sur de longues périodes : jours, semaines, mois », a déclaré Oh. « et cette petite force accumulée sur le vaisseau spatial pendant tout ce temps l’accélère jusqu’aux vitesses élevées dont nous avons besoin pour pouvoir naviguer vers Mars. »
Une fois que le vaisseau spatial atteindra les environs de Mars, il plongera dans l’influence gravitationnelle de la planète rouge afin d’être propulsé comme une fronde vers Psyché elle-même. C’est ce qu’on appelle une assistance gravitationnelle, ou comme le dit Oh, un peu de « supercherie cosmique ».
« Ensuite, nous redémarrerons notre système de propulsion ionique », a-t-il déclaré, « et l’utiliserons pour effectuer le reste de notre voyage vers Psyché. »
Une fois arrivé à destination, le vaisseau spatial commencera à entrer dans ses systèmes de navigation optique et à prendre des photos pour l’aider à se diriger vers la plus haute des quatre orbites prévues autour de l’astéroïde. À ce stade, de nombreuses données seront collectées sur la roche spatiale, notamment à quoi ressemble son champ de gravité, grâce à « l’expérience scientifique gravitationnelle » de l’équipe.
Lentement mais sûrement, Psyché descendra ensuite sur des orbites plus rapprochées et finira par se rapprocher de son homonyme.
L’arrivée
Le vaisseau Psyché est armé d’un ensemble d’outils de mesure tels qu’un spectromètre à neutrons gamma qui peut étudier quels types d’éléments composent l’astéroïde et deux magnétomètres pour comprendre le champ magnétique de l’objet.
« La psyché est aujourd’hui gelée depuis longtemps, mais si elle s’est formée sous forme de noyau métallique au début du système solaire, elle était autrefois un corps en fusion qui s’est refroidi très rapidement et a potentiellement généré un champ magnétique. » » dit Weiss. « Ce champ magnétique pourrait être imprimé dans les couches externes de l’extérieur froid de Psyché comme une sorte d’écho ou de fossile que nous pourrions alors détecter aujourd’hui. »
Il existe également un imageur multispectral capable de capturer les longueurs d’onde de la lumière sur tout le spectre – et la portée de l’expérience scientifique gravitationnelle atteint également cette étape. Cela peut aider les scientifiques à comprendre les caractéristiques de l’astéroïde, telles que sa densité précise. Et comme l’explique Weiss, cette expérience exploite de manière assez intéressante l’antenne du vaisseau spatial, qui est généralement utilisée pour la communication.
« Il s’avère que vous pouvez également l’utiliser pour déterminer le champ de gravité », a-t-il déclaré, évoquant l’exemple d’un train qui passe à toute allure. « Quand il vient vers vous, sa tonalité est plus élevée. Lorsqu’il vous dépasse, sa tonalité est plus basse. Nous pouvons examiner la tonalité ou la fréquence des ondes radio provenant de l’antenne et déterminer la vitesse à laquelle le vaisseau spatial se déplace. » Nous pouvons suivre la vitesse de son disque en fonction de sa position autour de l’astéroïde – et à partir de là, nous pouvons voir à quel point le champ de gravité est irrégulier. «
En d’autres termes, si le vaisseau spatial semble se déplacer plus rapidement, il se trouvera probablement au-dessus d’une région dense. S’il se déplace plus lentement, il se situera probablement au-dessus d’une région moins dense. Et ainsi de suite.
Enfin, en matière de communication, Abi Biswas, technologue au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, a expliqué que le vaisseau spatial transmettrait toutes ces données impressionnantes à notre planète via un projet de communication optique dans l’espace profond de pointe.
DSOC, en un mot, utilise des lasers pour présenter un taux de transmission de données 10 fois plus élevé à partir des distances de Mars par rapport aux émetteurs radiofréquences classiques. « Les futures missions de la NASA, en particulier celles impliquant l’exploration humaine de Mars », a déclaré Biswas lors du briefing, « exigeront des taux de retour de données beaucoup plus élevés – et c’est la motivation de cette démonstration technologique ».
Sur Terre, il y a un télescope d’un mètre (3 pieds) à l’observatoire de Table Mountain en Californie qui transmet un faisceau laser jusqu’au vaisseau spatial. Le vaisseau spatial est alors capable de détecter le faisceau et de le suivre. Une fois qu’il peut commencer à suivre ce faisceau laser, il sait où pointer son propre faisceau laser. Ensuite, il envoie un faisceau descendant à un récepteur du télescope Hale de 200 pouces (5 mètres) de l’observatoire Palomar (qui se trouve également en Californie).
« Ces deux faisceaux laser sont modulés, ce qui signifie qu’ils clignotent », a poursuivi Biswas, « ces flashs sont chronométrés, et le timing de ces flashs est ce qui code les informations transmises par ces faisceaux laser. »
Les questions ouvertes
« Il n’y a pas beaucoup de types de mondes complètement inexplorés dans notre système solaire que nous puissions visiter », a déclaré Elkins-Tanton. « Nous avons visité, en personne ou par robot, des mondes faits de roche, des mondes faits de glace et des mondes faits de gaz… mais ce sera la première fois que nous visiterons un monde doté d’une surface métallique. »
Certaines questions qui se posent à cet égard sont les suivantes : à quoi ressemblerait un cratère sur un astéroïde métallique ? Peut-être, dit l’équipe, qu’un impact sur Psyché favoriserait l’existence de minuscules petites pointes sur l’objet plutôt que de créer un panache de débris comme le ferait un impact sur une surface rocheuse. Une autre question est : pourrait-il y avoir d’énormes falaises ou des traces de coulées de lave sur un objet comme celui-ci ?
Selon Elkins-Tanton, les experts estiment qu’il y a probablement eu des éruptions volcaniques riches en soufre sur l’astéroïde lorsqu’il était très jeune. À quoi cela a-t-il pu conduire ? Weiss suggère que l’imageur multispectral jouera un rôle clé dans le décodage des conséquences de telles éruptions.
« L’une des choses que nous, membres de l’équipe, et en fait toute la communauté scientifique, nous demandons depuis longtemps », a également souligné Elkins-Tanton, « est à quoi pensons-nous que cela va ressembler? »
Nous savons déjà certaines choses sur Psyché, comme le fait que sa superficie est à peu près la même que celle de la Californie et qu’elle a une forme grumeleuse, par exemple, mais nous n’aurons réellement une idée de son véritable visage que lorsque l’explorateur de l’espace arrive. « Nous allons découvrir que nos connaissances scientifiques fondamentales vont être mises à jour, et c’est pourquoi nous devons y aller », a-t-elle déclaré.
« Je veux juste remercier toute l’équipe. Ils ont traversé des moments difficiles et ont vraiment fait un travail incroyable sur cette mission », a déclaré Lori Glaze, directrice de la division des sciences planétaires de la NASA.
« Nous savons que nous sommes prêts et nous avons hâte d’être lancés plus tard cette semaine. »