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Pouvons-nous faire quelque chose à propos d'un astéroïde destiné à frapper la Terre? La réponse est oui, à condition qu’il soit suffisamment petit et que nous ayons suffisamment de temps pour envoyer un engin spatial pour le dévier. Comme nous le verrons, plus le temps d'alerte est long, plus l'astéroïde que nous pourrons gérer sera grand. De nombreux aspects de la réduction de l'impact des astéroïdes ont été résumés dans le rapport Spaceguard. Plus récemment, la NASA a également terminé une étude et est utilisée par le congrès pour décider des mesures que les États-Unis et les autres pays peuvent et doivent prendre.
Les astronomes ont passé beaucoup de temps à essayer de comprendre comment sauver la Terre d'un impact astéroïde. Vous devez d'abord trouver tous les astéroïdes, calculer leurs orbites et voir ceux qui s'approchent dangereusement de la Terre. Une fois que vous connaissez l’orbite, vous pouvez déterminer quand elle se posera. Cela vous indique combien de temps d'avertissement vous avez. Et enfin, si vous pouvez déterminer la masse de l’astéroïde, vous pouvez calculer à quel point il est difficile de le pousser pour changer son orbite juste assez pour passer à côté de la Terre. L’idée hollywoodienne d’envoyer une bombe pour "exploser" est irréaliste car les lanceurs actuels ne peuvent pas porter une bombe assez grosse. En outre, au lieu d’un grand corps, vous pourriez vous retrouver avec de nombreux petits fragments dirigés vers la Terre.
Les trouver
Trouver des astéroïdes est relativement facile. Le premier a été découvert par Giuseppe Piazzi en 1801. Plusieurs observatoires sont actuellement dédiés à la recherche d'astéroïdes et à leur traçage (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS, etc.). À l'heure actuelle, environ 80% des astéroïdes de plus de 1 km de diamètre ont été trouvés. Aucune de celles-ci n’a une orbite qui les mènerait à un point de mire terrestre. En 2004, un astéroïde de 250 mètres a été découvert et devrait passer près de la Terre le 13 avril 2029 (vendredi 13!). Baptisée Apophis, la probabilité d’impact de l’astéroïde est de 1 sur 45000 et devrait diminuer à mesure que l’orbite s’affine dans les années à venir. L'astéroïde 1950 DA viendra très près de la Terre en 2880. Compte tenu des incertitudes de son orbite, l'impact reste une possibilité.
En termes d'impacts d'astéroïdes, la taille compte. Les astéroïdes de moins de 10 mètres de diamètre représentent peu de menace, car ils vont se briser ou brûler dans l'atmosphère. Ceux de plus de 5 km de diamètre sont trop gros pour que nous puissions faire quoi que ce soit. Ce ne sont que des estimations parce que c'est la masse, pas le diamètre qui est important. Certains astéroïdes sont des «tas de gravats», des collections peu consolidées de corps plus petits maintenus ensemble par la faible gravité de l’astéroïde. D'autres sont des roches denses et denses comme les chondrites et les fers. Mais grosso modo, la taille qui compte est comprise entre 10 m et 5 000 m de diamètre. Alors pensez en termes de roches entre la taille de votre maison et le mont. Rushmore.
Si vous trouvez un astéroïde sur lequel figure le nom de la Terre, vous avez beaucoup à faire. Les orbites ne sont pas connues avec une précision infinie, il y a toujours de petites incertitudes. Va-t-il vraiment toucher la Terre ou va-t-il nous passer en toute sécurité avec quelques milliers de kilomètres à revendre? (Quelques milliers de km, c’est très, très proche!) Alors que certains astronomes s’efforcent de renforcer la précision de l’orbite, d’autres essaieront de mesurer la masse de l’astéroïde.
Les mesurer
C'est délicat. Même dans le plus grand télescope, la plupart des astéroïdes ne sont que des points lumineux dans le ciel nocturne. Nous ne pouvons pas voir leur taille et leur structure réelles, mais leur couleur et leur luminosité. A partir de ceux-ci et d'une estimation de la densité de l'astéroïde, nous pouvons estimer la masse. Mais les incertitudes sont trop grandes pour permettre une mission de déviation fiable. La prochaine étape consistera donc à envoyer un vaisseau spatial sur l'astéroïde pour en mesurer la masse et d'autres propriétés telles que la forme, la densité, la composition, les vitesses de rotation et la cohésion. Cela pourrait être soit un fly-by ou un atterrisseur. Une telle mission fournirait également des informations extrêmement précises sur l'orbite, car le vaisseau spatial pourrait servir de balise ou installer un transpondeur radio sur l'astéroïde.
Dévier l'astéroïde est la partie difficile, bien que la physique soit assez simple. L'idée est de pousser l'astéroïde et de changer son orbite d'une toute petite quantité. Il frapperait généralement la Terre à environ 30 km / s, mais cela dépendrait du fait qu’il vienne de côté, de face ou de derrière. Mais prenons 30 km / s à titre d’exemple.
Nous connaissons le rayon de la Terre: 6375 km. Si nous savons combien de temps d'alerte doit avoir lieu - disons 10 ans -, tout ce que nous avons à faire est d'accélérer ou de ralentir l'astéroïde de 6375 km / 10 ans, soit environ 2 cm / s. Un astéroïde de 1 km de diamètre pèse environ 1,6 million de tonnes. Changer sa vitesse de 2 cm / s nécessite plus de 3 mégatonnes d’énergie.
La sécurité dépend de la découverte des astéroïdes le plus tôt possible. Évidemment, plus le temps d’avertissement est long, plus il est facile d’apporter des changements, car il n’est pas nécessaire de pousser aussi fort. Ou vous pouvez retarder la poussée pendant que vous affinez votre orbite ou développez une technologie. Alternativement, un court temps d’avertissement signifie que vous devez être occupé et pousser aussi fort que vous le pouvez. L'alerte rapide est la meilleure approche. Comme dit le proverbe, "Un point à gagner du temps en vaut neuf."
Les comètes sont le joker du jeu d'impact terrestre. Ils ne sont généralement découverts que quelques mois avant de s'approcher du système solaire interne. Avec des diamètres de quelques kilomètres et des vitesses allant jusqu'à 72 km / s, ils représentent une menace potentiellement ingérable. Avec moins de quelques années d’avertissement, il ne serait probablement pas assez de temps pour monter une mission de déviation.
L’engin spatial a été intentionnellement écrasé dans le noyau de la comète Tempel 1 à environ 10 km / s. C'était le résultat. 4 juillet 2005. Image de la NASA.
Les déviant
Il existe plusieurs façons de dévier les astéroïdes, mais aucun n'a encore été essayé. Les approches se divisent en deux catégories: les déflecteurs impulsifs qui repoussent l’astéroïde instantanément ou en quelques secondes et les déflecteurs à poussée lente qui appliquent une force faible à l’astéroïde pendant de nombreuses années.
Il existe deux types de déflecteurs impulsifs: les bombes et les balles. Les deux sont dans les capacités technologiques actuelles. En lançant une bombe sur l'astéroïde ou à proximité, le matériau est soufflé de la surface. L'astéroïde recule dans la direction opposée. Une fois que la masse de l’astéroïde est connue, il est facile de déterminer la taille d’une bombe à utiliser. Les plus gros engins explosifs que nous avons sont des bombes nucléaires. Ils constituent le moyen le plus énergique et le plus fiable de fournir de l’énergie. Par conséquent, la déviation nucléaire est la méthode privilégiée. Les bombes nucléaires sont des centaines de milliers de fois plus fortes que la meilleure approche suivante; balles.
L'approche «balle» est également simple. Un projectile à grande vitesse est enfoncé dans l'astéroïde. Nous disposons actuellement de la technologie nécessaire pour envoyer une balle pesant quelques tonnes dans un astéroïde. Si la vitesse était suffisamment élevée, cette approche pourrait produire des poussées beaucoup plus grandes que ce qui résulterait de l'impact seul, car les matériaux seraient projetés de l'astéroïde de la même manière qu'une bombe. En fait, l'approche par balle - la "déviation cinétique", a été essayée de manière indirecte. En 2005, l’engin spatial Deep Impact de la NASA avait été délibérément déplacé sur la trajectoire de la comète Tempel 1. Le but était de percer un trou dans la comète et de voir ce qui en sortait. Et ça a fonctionné. Alors que le changement de vitesse de la comète était trop faible pour être mesuré, la technique a prouvé que nous pouvons suivre et cibler avec succès un astéroïde.
Les ralentisseurs sont en grande partie conceptuels à l’heure actuelle. Ils comprennent: les moteurs à ions, les tracteurs à gravité et les conducteurs de masse. L'idée est de transporter l'appareil sur l'astéroïde, d'y atterrir et de s'y attacher, puis de pousser ou de tirer continuellement pendant de nombreuses années. Les moteurs à ions et les conducteurs de masse ont tiré des matériaux à grande vitesse depuis la surface. Comme auparavant, l'astéroïde recule. Un tracteur à gravité est une masse contrôlée qui s'éloigne de l'astéroïde en utilisant quelque chose comme un propulseur d'ions. La masse du tracteur tire l'astéroïde en utilisant sa propre gravité. L'avantage de tous les pousseurs lents est que, lorsque l'astéroïde est déplacé, son emplacement et sa vitesse peuvent être surveillés en permanence et des corrections peuvent ainsi être apportées si nécessaire.
Image NASA avec modifications illustrées.
Attacher quelque chose à un astéroïde est difficile car la gravité est extrêmement faible et les propriétés de la surface peuvent ne pas être connues. Comment attacheriez-vous une machine à un tas de sable? La plupart des astéroïdes tournent et le pousseur tournait alors rarement vers la bonne direction. Il faudrait aussi qu'il tourne avec l'astéroïde et cela demande beaucoup d'énergie. Bien que le tracteur à gravité ne souffre pas de ces inconvénients, il a besoin d’une source de puissance constante. Tous ces appareils sont compliqués. Ils doivent être alimentés, contrôlés et conçus pour fonctionner à distance dans l'espace de manière continue pendant de nombreuses années, ce qui est un défi de taille.
Nous avons démontré que les moteurs à ions peuvent fonctionner pendant au moins quelques années dans l'espace, mais jusqu'à présent, ils ne sont pas suffisamment puissants pour détourner un astéroïde menaçant, à moins d'un délai d'alerte extrêmement long. L’inconvénient des longs délais d’alerte est que les incertitudes sur l’orbite de l’astéroïde ne permettent pas d’être sûr qu’il atteindra la Terre. Il existe quelques concepts lents avancés: peindre en blanc l'astéroïde et laisser la lumière du soleil exercer une pression de rayonnement; mettre un laser en orbite et le zapper plusieurs fois; poussant un astéroïde plus petit assez près pour le dévier par gravitation. Lorsque les astronomes calculent les chiffres, cependant, les idées ne sont en aucun cas pratiques.
Les astronomes ne sont pas les seuls à s’inquiéter des impacts d’astéroïdes. Les politiciens, les organisations d’intervention d’urgence et les Nations Unies sont tous concernés. Si nous devons dévier un astéroïde, qui va payer pour cela? Qui va réellement lancer le vaisseau spatial? Si les bombes nucléaires sont le moyen le plus sûr de dévier l’astéroïde, devons-nous garder les bombes nucléaires? D’autres nations feront-elles confiance aux États-Unis, à Israël, à la Russie ou à l’Inde pour placer des armes nucléaires dans l’espace, même pour une mission humanitaire? Et si l'astéroïde se dirigeait vers Genève et que nous n'avions que les moyens de déplacer le lieu de l'impact de 1000 km. Quelle direction choisissons-nous et qui décide? Pouvons-nous être sûrs d'effectuer un décalage précis avec des technologies de déflexion non testées?
Si l'astéroïde frappé est inévitable, que faisons-nous? Si nous savons où cela va frapper, évacuons-nous les gens de la région? Jusqu'où pouvons-nous les déplacer? Si les débris d'impact restent dans l'atmosphère, un refroidissement global pourrait se produire. Qui est responsable des disponibilités alimentaires mondiales? Si la catastrophe se produit dans l'océan, quelle sera l'ampleur du tsunami? Comment pouvons-nous être certains que la dévastation que nous prédisons est correcte ou que nous n’avons pas oublié quelque chose? Le plus troublant peut-être, les impacts astéroïdes sont un tout nouveau type de catastrophe: comment se préparer à la destruction de (par exemple) l'est des États-Unis alors que nous avons 20 ans d'avertissement?
Ces questions et d’autres sont débattues aujourd’hui dans le cadre de réunions scientifiques organisées dans le monde entier. Heureusement, les chances qu'un astéroïde de petite taille frappe la Terre dans un avenir proche sont très minces.
Apprendre encore plus: Astéroïdes proches de la Terre: de quoi s'agit-il et d'où viennent-ils?
David K. Lynch, PhD, est un astronome et scientifique planétaire basé à Topanga, en Californie. Lorsqu'il ne traîne pas autour de la faille de San Andreas ou n'utilise pas les grands télescopes de Mauna Kea, il joue du violon, collectionne des crotales, donne des conférences publiques sur les arcs-en-ciel et écrit des livres (Colour and Light in Nature, Cambridge University Press) et des essais. Le dernier livre du Dr Lynch est le Guide de terrain de la faille de San Andreas. Le livre contient douze trajets d'un jour en voiture dans différentes parties de la faille, ainsi que des journaux de bord par kilomètre et les coordonnées GPS de centaines de fonctions. Il se trouve que la maison de Daves a été détruite en 1994 par le séisme de magnitude 6,7 de Northridge.