Une flotte de minuscules vaisseaux spatiaux pourrait visiter plus de 300 astéroïdes en un peu plus de trois ans, selon une mission d'étude menée par l'Institut météorologique finlandais. Le concept Asteroid Touring Nanosat Fleet comprend 50 engins spatiaux propulsés par des voiles solaires électriques innovantes (E-sails) et équipés d'instruments pour prendre des images et collecter des données spectroscopiques sur la composition des astéroïdes. Chaque nanosatellite visiterait six ou sept astéroïdes avant de retourner sur Terre pour fournir les données. Le concept sera présenté par le Dr Pekka Janhunen au Congrès européen des sciences planétaires (EPSC) 2017 à Riga le mardi 19 septembre.

"Les astéroïdes sont très divers et, à ce jour, nous n'en avons vu qu'un petit nombre de près. Pour mieux les comprendre, nous devons en étudier un grand nombre in situ. La seule façon de le faire à moindre coût est d'utiliser de petits engins spatiaux, " dit Janhunen.

Dans le scénario de la mission, les nanosats survolent leurs astéroïdes cibles à une distance d'environ 1000 kilomètres. Chaque nanosatellite porte un télescope de 4 centimètres capable d'imager la surface des astéroïdes avec une résolution de 100 mètres ou mieux. Un spectromètre infrarouge analyse les signatures spectrales de la lumière réfléchie ou émise par l'astéroïde pour déterminer sa minéralogie. Les instruments peuvent être pointés vers la cible à l'aide de deux roues de réaction internes à l'intérieur des nanosats.

"Les nanosats pourraient recueillir de nombreuses informations sur les astéroïdes qu'ils rencontrent au cours de leur tournée, y compris la taille et la forme globales, qu'il y ait des cratères à la surface ou de la poussière, s'il y a des lunes, et si les astéroïdes sont des corps primitifs ou un tas de décombres. Ils recueilleraient également des données sur la composition chimique des caractéristiques de surface, comme si la signature spectrale de l'eau est présente, " dit Janhunen.

Les voiles électroniques utilisent le vent solaire - un flux de particules chargées électriquement émises par le Soleil - pour générer une propulsion efficace sans avoir besoin de propulseur. La poussée est générée par la rotation lente d'une longe, attaché à une extrémité à un engin spatial principal transportant un émetteur d'électrons et une source haute tension et à l'autre à une petite unité distante. L'attache tournante effectue une rotation en environ 50 minutes, traçant un large, cône peu profond autour d'un centre de masse proche du vaisseau spatial principal. En modifiant son orientation par rapport au vent solaire, le nanosat peut changer de poussée et de direction.

La poussée générée par les voiles E est faible; un vaisseau spatial de 5 kilogrammes avec une longe de 20 kilomètres donnerait une accélération de 1 millimètre par seconde à la distance de la Terre au Soleil. Cependant, les calculs montrent que, en plus du coup de pouce initial du lancement, cela suffit pour que le vaisseau spatial effectue un tour de la ceinture d'astéroïdes et revienne sur Terre en 3,2 ans. Les nanosatellites n'ont pas la capacité d'une grande antenne, le concept inclut donc un dernier survol de la Terre pour télécharger les données. La mission globale coûterait environ 60 millions d'euros, y compris le lancement, soit un coût d'environ 200, 000 Euros pour chaque astéroïde visité.

"Le coût d'un conventionnel, mission de pointe pour visiter ce nombre d'astéroïdes pourrait atteindre des milliards. Cette architecture de mission, utilisant une flotte de nanosats et une propulsion innovante, réduirait le coût à quelques centaines de milliers d'euros par astéroïde. Pourtant, la valeur de la science rassemblée serait immense, " dit Janhunen.