Les astéroïdes entrants marquent notre planète natale depuis des milliards d'années. Ce mois-ci, l'humanité a pour la première fois laissé sa marque sur un astéroïde :la sonde japonaise Hayabusa2 a largué un projectile de cuivre à très grande vitesse pour tenter de former un cratère sur l'astéroïde Ryugu. Un impact d'astéroïde beaucoup plus important est prévu pour la décennie à venir, impliquant une mission internationale à double engin spatial.

Le 5 avril, Hayabusa2 a publié une expérience appelée « Small Carry-on Impactor » ou SCI en abrégé, transportant une charge explosive en plastique qui a tiré un projectile de cuivre de 2,5 kg à la surface de l'astéroïde Ryugu de 900 m de diamètre à une vitesse d'environ 2 km par seconde. L'objectif est de découvrir des matériaux souterrains à ramener sur Terre pour une analyse détaillée.

"Nous nous attendons à ce qu'il forme un cratère distinctif, " commente Patrick Michel, Directeur de recherche CNRS de l'Observatoire de la Côte d'Azur, en tant que co-chercheur et scientifique interdisciplinaire sur la mission japonaise. "Mais nous ne savons pas encore avec certitude, parce que Hayabusa2 a été déplacé de l'autre côté de Ryugu, pour une sécurité maximale.

"La faible gravité de l'astéroïde signifie qu'il a une vitesse de fuite de quelques dizaines de centimètres par seconde, donc la plupart des matériaux éjectés par l'impact seraient allés directement dans l'espace. Mais en même temps, il est possible que des éjectas à plus faible vitesse se soient mis en orbite autour de Ryugu et puissent constituer un danger pour le vaisseau spatial Hayabusa2.

"Le plan est donc d'attendre ce jeudi, 25 avril, pour revenir en arrière et imager le cratère. Nous nous attendons à ce que de très petits fragments voient leurs orbites perturbées par la pression du rayonnement solaire – la poussée lente mais persistante de la lumière du soleil elle-même. Entre-temps, nous avons également téléchargé des images à partir d'une caméra appelée DCAM3 qui accompagnait la charge utile SCI pour voir si elle entrevoyait le cratère et l'évolution précoce de l'éjecta."

D'après des simulations, le cratère devrait avoir un diamètre d'environ 2 m, bien que la modélisation des impacts dans un environnement à si faible gravité soit extrêmement difficile. Il doit apparaître plus sombre que la surface environnante, basé sur une opération d'échantillonnage tactile en février lorsque les propulseurs de Hayabusa2 ont délogé la poussière de surface pour exposer un matériau plus noir en dessous.

"Pour nous, c'est un premier point de données passionnant à comparer avec des simulations, " ajoute Patrick, "mais nous avons un impact beaucoup plus important à espérer à l'avenir, dans le cadre de la prochaine mission d'évaluation de l'impact et de la déflexion des astéroïdes (AIDA) à double engin spatial.

"À la fin de 2022, le test américain de redirection d'astéroïdes double ou le vaisseau spatial DART s'écrasera sur le plus petit des deux astéroïdes Didymos. Comme pour le test SCI de Hayabusa2, il devrait former un cratère très distinct et exposer le matériau souterrain dans un environnement de gravité encore plus faible, mais son objectif principal est de détourner de manière mesurable l'orbite de l'astéroïde "Didymoon" de 160 m de diamètre."

Le vaisseau spatial DART aura une masse de 550 kg, et frappera Didymoon à 6 km/s. Frapper un astéroïde cinq fois plus petit avec un vaisseau spatial plus de 200 fois plus gros et se déplaçant trois fois plus vite devrait fournir une énergie d'impact suffisante pour réaliser la toute première expérience de déviation d'astéroïde pour la défense planétaire.

Une mission proposée par l'ESA appelée Hera se rendrait ensuite à Didymos pour étudier l'astéroïde détourné, mesurer sa masse et effectuer une cartographie haute résolution du cratère laissé par l'impact DART.

"La relation réelle entre la taille du projectile, la vitesse et la taille du cratère dans les environnements à faible gravité sont encore mal comprises, " ajoute Patrick, également en tant que scientifique principal d'Hera. "Le fait d'avoir à la fois des données SCI et Hera sur la taille des cratères dans deux régimes de vitesse d'impact différents offrira des informations cruciales.

"Ces lois d'échelle sont également cruciales sur une base pratique, because they underpin how our calculations estimating the efficiency of asteroid deflection are made, taking account the properties of the asteroid material as well as the impact velocity involved.