La sonde américaine Osiris-Rex va butiner de la matière à la surface de l’astéroïde Bennu. Ces débris seront rapatriés sur Terre et analysés afin d’en savoir plus sur l’origine du Système solaire. Ou, plus pragmatiquement, pour évaluer le potentiel minier de ces astres
«Un grand show médiatique!» Avec, comme clou du spectacle, le rapatriement sur la Terre de deux lots d’échantillons de morceaux d’astéroïdes, à des millions de kilomètres d’ici. Voilà ce que nous promettent les agences spatiales américaine (NASA) et japonaise (JAXA) entre 2018 et 2023, selon Patrick Michel, directeur de recherche CNRS à l’Observatoire de la Côte d’Azur, qui collabore avec les deux entités. La première doit faire décoller ce 8 septembre la sonde Osiris-Rex, à destination d’un gros caillou cosmique de 500 m de diamètre, nommé Bennu, dont l’orbite coupe celle de la Terre tous les six ans. Tandis que sa pendante nippone suit l’avancée de son engin Hayabusa-2, lancé en décembre 2014 vers l’astéroïde Ryugu.
Cette seconde mission se veut la répétition d’un succès historique: en 2010, Hayabusa-1 avait rapporté quelques infimes miettes de l’astéroïde Itokawa. Si les aventures des deux sondes en lice aujourd’hui ne seront donc pas des «premières», «elles restent cruciales, dit Patrick Michel, et vont bien au-delà de la simple fierté, pour les Américains, de réaliser eux aussi un tel exploit». «Osiris-Rex contribuera à répondre à trois questions majeures que les astrophysiciens se posent, souligne Jeff Grossman, l’un des scientifiques de la NASA: mieux comprendre comment le Système solaire s’est formé, déterminer à quel point les astéroïdes hébergent des ressources exploitables, et enfin affiner les plans permettant de dévier un tel astre s’il venait à menacer la Terre.»
1• Comment s’est formé le système solaire?
«Il y a 4,5 milliards d’années, un gigantesque nuage de poussières s’est agrégé pour former des grumeaux, puis nos planètes. Les astéroïdes sont des reliquats de cette époque», explique Dante Lauretta, de l’Université d’Arizona, à Tucson, et chercheur principal sur cette mission. D’autant que trois quarts d’entre eux sont formés surtout d’éléments carbonés. Comme Bennu et Ryugu (mais pas comme Itokawa, qui était d’un autre type). L’étude de leur matériel devrait fournir des informations sur la formation du Système solaire et des planètes, mais aussi sur l’origine de l’eau et de la matière organique sur la Terre.
Tout le défi sera donc de récolter ce régolithe d’astéroïde. Puis de l’empaqueter et le rapatrier sur Terre afin d’en étudier la nature. Et là, les méthodes divergent un peu. Les Japonais ont mis au point un système où la sonde lance depuis le sol un projectile sur la surface de l’astre, les éclats générés étant aspirés dans la capsule de retour. Du côté américain, on n’envisage pas un vrai atterrissage: Osiris-Rex, tel un colibri, va «butiner» Bennu en volant très proche de lui. Puis une sorte de trompe va entrer en contact avec lui. Le mécanisme d’acquisition (Tagsam) va alors brusquement cracher de l’azote comprimé. De quoi soulever des bribes du sol, aussitôt recueillies dans les rebords intérieurs courbés du tuyau. Et cette moisson d’être placée enfin dans une capsule de retour identique à celle de la sonde Stardust qui, en 2006, avait rapporté sur Terre quelques poussières d’une comète.
L’intérêt de la technologie américaine est qu’elle devrait glaner au moins 60 grammes de matière, contre des microgrammes seulement avec le dispositif japonais. «Cela permettra d’effectuer des analyses d’éventuelles structures de matière organique irréalisables avec les petites quantités rapportées par Hayabusa-2, commente Patrick Michel. Pour cela, il faut en effet au moins 10 grammes de matériau, sachant que 75% des échantillons de Osiris-Rex seront conservés pour des études ultérieures.»
Auparavant, chaque équipe va analyser sa cible sous tous ses replis rocheux. Depuis l’espace pour Osiris-Rex, avec cinq instruments embarqués, afin de «choisir l’endroit le plus sûr et le plus intéressant pour prélever un échantillon», dit Gordon Johnston, un cadre de la mission. Et in situ pour Hayabusa-2, qui va larguer à la surface de Ryugu quatre atterrisseurs, dont le robot franco-allemand Mascot, bardé lui aussi d’outils d’analyse.
2•Peut-on exploiter l’eldorado minier des stéroîdes?
Au-delà des grandes questions cosmologiques, ces recherches nourriront un autre champ pour l’heure encore fantasmagorique: l’exploitation minière des astéroïdes. Certains contiendraient en effet des portions significatives de métaux (fer, nickel, cobalt, etc.). «Un tel astéroïde, de 10 m de diamètre, peut contenir environ 650 tonnes de métaux, dont 50 sous forme de métaux rares», affirme Dante Lauretta. L’idée d’aller exploiter ces filons n’est pas nouvelle; elle a été proposée en 1903 par le scientifique russe Constantin Tsiolkovski. Mais récemment, plusieurs sociétés ont présenté leurs plans pour la concrétiser, dont l’américaine Planetary Resources, qui vient de s’allier pour ce faire avec le gouvernement du Luxembourg. «Aller faire de la prospection minière sur d’autres astres, pourquoi pas? Mais cela ne se fera pas avant de très nombreuses années, confiait récemment au Temps Xavier Pasco, spécialiste de l’espace à la Fondation pour la recherche stratégique, à Paris. Le rapport coût-bénéfice de ce type d’idées reste au cœur de vives discussions.»
«Nous disposons de si peu d’informations sur la composition réelle des astéroïdes que toute analyse in situ sera très utile», justifie Patrick Michel, qui admet: «Pour en faire en business, il faut d’abord pouvoir y aller et en revenir. Plus probable par contre: l’utilisation des ressources in situ pour l’exploration du Système solaire.» Le spécialiste ne fait plus référence ici seulement à des métaux, mais surtout à l’eau: «L’idée est de dissocier la molécule H20 pour en faire de l’hydrogène (H) et de l’oxygène (O), qui deviennent des carburants de fusée, dit Dante Lauretta. Par ailleurs, les astéroïdes carbonés sont aussi riches en phosphore et en d’autres éléments utilisables comme fertilisants pour faire pousser des vivres lors de voyages spatiaux.» Les astéroïdes feraient alors office de «station-service» dans l’espace. Quoi qu’il en soit, pour Mike Donnelly, manager du projet à la NASA, Osiris-Rex, mission à 800 millions de dollars, «servira surtout à développer des technologies pour de futures possibles missions d’exploitation.»
3•Comment contrer la menace des astres vagabonds?
Et pourquoi pas aussi des techniques d’autodéfense? «L’une des menaces majeures sur la vie dans l’Univers est une haute probabilité d’impact d’un astéroïde sur des planètes habitées», soulignait le célèbre astrophysicien Stephen Hawking. Le risque (connu) d’un tel événement est, aujourd’hui, certes minime, mais non nul. D’autant que les trajectoires des petits objets célestes restent difficiles à prévoir avec une grande précision. Cela car ceux-ci sont soumis à ce que les scientifiques appellent l’«effet Yarkovsky»: il s’agit d’une petite poussée générée à travers la restitution, sous forme de rayonnement infrarouge, de l’énergie solaire absorbée par le corps céleste. «Or la manière dont les caractéristiques et la nature d’un astéroïde influencent cet effet est très mal connue, dit Patrick Michel. Osiris-Rex permettra d’en savoir plus. D’autre part, le dispositif d’impacteur installé sur Hayabusa-2 permettra, en fonction des réactions de la surface de l’astéroïde, d’affiner nos modèles d’impact.» Au cas où, s’entend, il fallait un jour mettre au point une parade pour repousser une telle menace venue du ciel.
A propos, au classement des risques d’impact pour des gros objets, établi par la NASA, Bennu figure… en deuxième position. Juste derrière un astéroïde de 1,3 km de diamètre (29075 (1950 DA), qui a le plus de probabilité de toucher la Terre en 2880; pour Bennu, les «créneaux de collision» les plus probables sont en 2175 et 2196, avec une (mal)chance de 1 sur 2500 environ, selon l’Agence spatiale américaine.
Avec son appendice en forme de trompe, la sonde Osiris-Rex devra aspirer quelque 60 grammes de la surface de l’astéroïde Bennu. (NASA)
