Une équipe de chercheurs américano-allemande a proposé de développer une micro-échelle, atterrisseur de surface à faible coût pour la caractérisation in situ d'un astéroïde. Le petit vaisseau spatial, appelé Pico Autonomous Near-Earth Asteroid In Situ Characterizer (PANIC), pourrait être une percée pour la communauté scientifique, offrant un simple, solution bon marché pour la recherche d'astéroïdes.

Le concept de la mission PANIC envisage un atterrisseur en forme de tétraèdre avec une longueur de bord de seulement 13,78 pouces (35 centimètres) et une masse totale d'environ 26,5 livres. (12 kilogrammes). La taille et la structure du vaisseau spatial lui permettront d'accueillir quatre instruments scientifiques. L'atterrisseur lui-même sera livré à un astéroïde à bord d'une sonde interplanétaire, et une fois à la surface d'une roche spatiale, utilisera le saut comme mécanisme de locomotion en microgravité.

Selon les auteurs de l'article décrivant le concept de mission PANIC, l'un des plus grands avantages du projet serait sa simplicité et sa rentabilité.

« Nous avons visé un concept simple et peu coûteux, atténuer les risques potentiels. Je pense qu'il est possible de construire un atterrisseur PANIQUE avec un budget de 5 à 10 millions de dollars, étant également donné que l'atterrisseur serait alimenté uniquement par des piles primaires non rechargeables offrant une durée de vie de 24 à 36 heures, " Karsten Schindler de la Technische Universität Dresden (TUD) en Allemagne et auteur principal de l'article, a déclaré Astrowatch.net.

Les auteurs de l'étude pensent que PANIC serait une excellente alternative aux atterrisseurs traditionnels complexes et coûteux. Cela pourrait être une véritable étape dans l'histoire de la recherche sur les astéroïdes car aucune tentative d'atterrissage d'un atterrisseur dédié n'a jusqu'à présent été couronnée de succès sur un astéroïde. L'atterrissage de la sonde NEAR Shoemaker de la NASA à la fin de sa mission en 2001 sur l'astéroïde géocroiseur (NEA) Eros et les deux atterrissages du japonais Hayabusa sur le NEA Itokawa en 2005 n'ont fourni que des informations très limitées.

"Les deux sondes ont touché la surface, mais ils n'avaient pas à bord d'instruments pour une analyse in situ. Un atterrisseur dédié serait un ajout important à toute future mission d'exploration d'astéroïdes car il nous permet de mesurer la « vérité terrain » qui est nécessaire pour calibrer les données de télédétection; un problème auquel chaque mission spatiale est confrontée, quel que soit l'astre qu'il explore, soit à distance depuis l'orbite, soit lors d'un survol, " a déclaré Schindler.

Les chercheurs soutiennent qu'il est possible d'acquérir ces données de « vérité terrain » avec des dépenses très modestes en poids de vaisseau spatial, coût et opérations dans l'environnement de microgravité d'un petit corps. Ils notent que l'idée de l'atterrisseur PANIC est d'échantillonner la surface à plusieurs endroits, quelque chose qu'une mission de retour d'échantillon ne serait probablement pas en mesure de faire.

"Toutes ces informations contribueront à notre compréhension de la composition et de la structure des astéroïdes, ce qui est également vital en termes de risque d'impact des NEA, et toutes les contre-mesures potentielles qui pourraient devoir être prises un jour, " a noté Schindler.

Quatre instruments ont été proposés par les auteurs comme charge utile scientifique de l'atterrisseur PANIC. Selon les chercheurs, afin de tirer le meilleur parti de l'artisanat, il devrait porter deux spectromètres, un imageur microscopique et une caméra.

Le spectromètre à rayons X à particules alpha (APXS) sera utilisé pour déterminer directement les abondances élémentaires sur le site d'atterrissage, tandis que le spectromètre proche infrarouge (NIRS) sera utilisé pour étudier la minéralogie et les propriétés optiques à des longueurs d'onde de 0,8 à 2,5 µm. Avec une résolution spatiale de 6 µm/pixel, l'imageur microscopique (MIC) étudiera la distribution de la taille des grains et recherchera des preuves de bords formés par la nanophase. Le système de caméra stéréo (SC) permettra d'imager le terrain environnant dans une direction depuis l'atterrisseur à l'aide de son optique grand angle et de mesurer la distance et la taille des caractéristiques géologiques de la surface.

"Nous pensons que la charge utile minimale devrait être une combinaison d'un spectromètre proche infrarouge et d'un imageur microscopique. Pourquoi ? Les propriétés spectrales sont considérablement influencées par la taille des particules, température de surface, angle de phase et rayonnement, " a déclaré Schindler.

Par exemple, NIRS utilisant une source lumineuse calibrée et une géométrie de vision bien définie proche de la surface, aiderait à interpréter les spectres acquis à distance.

"Pour valider différentes techniques de modélisation des spectres, nous avons besoin d'une information sur la taille moyenne des particules qui ne peut être obtenue qu'à partir d'images microscopiques. De même, ces images pourraient nous permettre de voir les changements dans les caractéristiques optiques qui résultent de l'altération spatiale, " a ajouté Schindler.

Le concept de l'atterrisseur PANIC a été inspiré par l'atterrisseur MINERVA de Hayabusa ainsi que par les CubeSats. MINERVA était un modèle à suivre pour eux, comme il a été construit entièrement à partir de commercial, composants sur étagère sur un budget extrêmement bas. Ce mini-engin spatial japonais a démontré une durée de vie de 18 heures à Itokawa, malgré son destin d'échapper au champ de gravité de l'astéroïde.

En 2008, lors de l'atelier d'étude d'été de la NASA connu sous le nom de Small Spacecraft Summer Study Project (S4P), l'idée de l'atterrisseur PANIQUE a évolué. L'atelier, visant à concevoir des missions vers des objets proches de la Terre (NEO), a abouti au concept de mission de rendez-vous binaire « Didymos Explorer » et PANIC a été inclus dans cette étude, stimuler l'intérêt pour ce petit caractériseur d'astéroïdes à faible coût.

"Après la fin du programme, nous avons poursuivi avec une étude approfondie de l'atterrisseur en tant qu'instrument autonome, dont les objectifs scientifiques s'appliquent à toute mission vers un astéroïde, indépendamment de la sélection finale de la cible. Nous avons terminé notre étude en septembre 2009, et publié tous les résultats par la suite dans Acta Astronautica . Nous avons eu des parties intéressées à la NASA, DLR (Centre aérospatial allemand), la Max Planck Society et la JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), toutes les missions d'étude sur les astéroïdes géocroiseurs à cette époque, et a présenté ce concept lors de diverses réunions (par exemple, le Congrès européen des sciences planétaires et la Conférence de défense planétaire), recevoir plusieurs demandes de différents côtés, " a révélé Schindler.

Bien que le concept PANIC en soit actuellement aux premiers stades de développement, il peut être considéré comme une étude de phase 0 terminée qui peut être facilement transformée en base d'une proposition d'acquisition de financement et de construction de matériel pour une future opportunité de vol. Notamment, un concept similaire, l'atterrisseur MASCOT, a été étudiée indépendamment et a finalement été réalisée pour la mission Hayabusa 2 lancée en décembre 2014. Elle prouve qu'une telle idée peut être mise en œuvre relativement rapidement.