La comète Hartley 2 est visible en détail sur cette image de la mission EPOXI de la NASA. Elle a été prise alors que le vaisseau spatial volait à environ 435 milles. Le noyau de la comète, ou corps principal, est d'environ 1,2 miles de long. Des jets peuvent être vus sortir du noyau. Une équipe Goddard souhaite utiliser un microbolomètre pour étudier plus en détail ces objets. Crédit :NASA
Deux équipes de la NASA veulent déployer un très compact, thermomètre sensible qui pourrait caractériser les comètes et même aider à la redirection ou à la destruction éventuelle d'un astéroïde sur une trajectoire de collision avec la Terre.
Dans deux efforts de développement technologique, chercheurs du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, sont à la base de l'utilisation d'une caméra microbolomètre infrarouge conçue par Goddard - dont la section transversale est à peine plus grande qu'un quart - pour étudier à proximité d'objets primitifs formés lors de l'origine du système solaire il y a 4,5 milliards d'années.
L'instrument multispectral, appelé Comet CAMera, ou ComCAM, a été conçu en partie par le scientifique Goddard Shahid Aslam. Il a travaillé en étroite collaboration avec le fabricant de l'appareil, l'Institut national d'optique basé au Canada, concevoir les optiques compactes et les filtres intégrés qui rendent l'appareil sensible aux composés chimiques, comme l'eau et le dioxyde de carbone, qui intéressent les scientifiques cométaires.
Capteurs thermiques, comme ComCAM, mesurer le rayonnement infrarouge ou thermique, et sont, en substance, thermomètres très sensibles. Lorsque le rayonnement frappe un élément absorbant, l'élément chauffe et subit un changement de résistance électrique, qui est proportionnel à et peut être utilisé pour dériver la température. Ces mesures donnent un aperçu des propriétés physiques de l'objet étudié. Les scientifiques les utilisent souvent pour étudier des étoiles et des galaxies très éloignées de l'univers.
Les microbolomètres utilisés pour étudier les galaxies et le milieu interstellaire dans l'infrarouge lointain et les bandes de longueurs d'onde submillimétriques nécessitent un super refroidissement, ce qui est généralement fait en plaçant le capteur à l'intérieur d'une cartouche refroidie par cryogénie.
En contraste frappant, les microbolomètres infrarouges comme celui développé en partie par Aslam fonctionnent avec un refroidissement minimal et ne nécessitent pas de placement à l'intérieur d'une cartouche. Par conséquent, ces caméras sont plus légères, plus petite, encore capable de détecter et d'enregistrer la chaleur infrarouge émanant d'objets dans le système solaire.
En raison de ces attributs, scientifique Tilak Hewagama, qui est affilié à l'Université du Maryland-College Park, et son équipe - qui comprend Aslam, Nicolas Gorius de l'Université catholique, et d'autres de Goddard, l'Université du Maryland, Université d'État de Morehead, le Jet Propulsion Laboratory, et l'Université York - veulent maintenant piloter ComCAM et une caméra traditionnelle à lumière visible sur une potentielle mission CubeSat appelée Primitive Object Volatile Explorer, ou PROUVER.
Choisi par les études Planetary Science Deep Space SmallSat de la NASA, ou PSDS3, programme d'études complémentaires, PrOVE est différent des autres missions cométaires.
Sous ce concept, la petite embarcation serait garée dans une étable, orbite dans l'espace lointain avec le potentiel d'accéder à une comète périodique connue ou à une nouvelle comète qui s'aventure dans le voisinage.
Nicolas Gorius de l'Université catholique et le technologue de Goddard Joshua Lyzhoft évaluent l'utilisation d'un appareil de type thermomètre pour aider à caractériser les comètes et les astéroïdes potentiellement dangereux. Crédit :NASA/W. Hrybyk
"Un CubeSat déployé à partir d'une orbite stationnée peut produire une science de haute qualité en voyageant vers n'importe quelle comète qui traverse la plage accessible, plutôt qu'une mission dédiée qui ne peut être préparée à temps pour enquêter sur une nouvelle, comète vierge qui apparaît, " a déclaré Hewagama.
Avec le support PSDS3, l'équipe identifie des orbites de stationnement à long terme ou des « points de passage, " transférer des trajectoires vers ces waypoints, longévité des engins spatiaux, intercepter les trajectoires, et les exigences de propulsion pour atteindre des comètes connues spécifiques et des portées pratiques pour les missions vers de nouvelles comètes, entre autres sujets.
Étant donné que PrOVE est composé de composants commerciaux existants, comprenant un bus CubeSat 6 ou 12 unités et la caméra microbolomètre, Hewagama pense que la mission pourrait être achevée et lancée en tant que charge utile secondaire dans un délai relativement court.
"Notre étude confirmera évidemment des questions importantes concernant la trajectoire et l'orbite de PrOVE, entre autres questions techniques, mais c'est une mission qui pourrait être déployée rapidement. PrOVE représente une opportunité exceptionnelle de faire progresser la science des comètes et autres corps primitifs en les étudiant de près. Cela ferait avancer les objectifs scientifiques de la NASA avec des données qui ne peuvent être obtenues qu'avec un vaisseau spatial. »
Défense planétaire
La science des comètes n'est pas le seul bénéficiaire potentiel d'une caméra microbolomètre de type PrOVE.
Dans le cadre d'un autre effort de recherche, Les technologues de Goddard Josh Lyhoft et Melak Zebenay évaluent différents systèmes de capteurs nécessaires pour imager et caractériser un astéroïde sur une trajectoire de collision avec la Terre. Ces capteurs pourraient fournir à un engin spatial les mesures de guidage nécessaires pour dévier ou détruire l'objet.
Comme Hewagama, Lyhoft est intrigué par les possibilités offertes par un système de détection par microbolomètre. Pour détecter avec précision l'emplacement de l'astéroïde à mesure que le vaisseau spatial s'en approche, "les microbolomètres peuvent effectuer la tâche, " Lyzhoft a déclaré. "Nous pensons qu'ils sont assez sensibles pour une mission d'interception terminale."
Depuis que Lyhoft a commencé son enquête, La NASA a annoncé que les équipes développant la première mission de déviation d'astéroïdes de l'agence, le Double Asteroid Redirection Test, ou DART - commencerait les conceptions préliminaires. Dans le cadre de cette mission, dirigé par des scientifiques du Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, avec le soutien de Goddard et d'autres organisations, DART utiliserait un impacteur cinétique pour effectuer un test qui aiderait à démontrer les capacités qui pourraient un jour être nécessaires pour éloigner un astéroïde de sa trajectoire vers la Terre. Un test avec un petit, astéroïde non menaçant - le plus petit des deux astéroïdes composant le système Didymos - est prévu pour 2024.
"La NASA effectuera presque certainement d'autres missions d'interception d'astéroïdes pour la science, défense planétaire, ou les deux, " a déclaré le scientifique Goddard Brent Barbee, qui travaille avec Lyhoft. "Donc, il est tout à fait concevable que le travail de Josh profite aux futures missions d'astéroïdes de la NASA, et c'est certainement l'intention de son travail."
