La mission Hera de SA pour la défense planétaire, étant conçu pour surveiller le plus petit astéroïde jamais exploré, est vraiment trois engins spatiaux en un. Le vaisseau-mère principal transportera deux CubeSats de la taille d'une mallette, qui touchera le corps cible. Une équipe française a enquêté sur ce qui pourrait arriver à cet instant initial de contact extraterrestre.

"Nous avons personnalisé une tour de chute existante et l'avons équipée d'un système de poulies et de contrepoids afin de simuler un environnement à faible gravité, " explique la chercheuse Naomi Murdoch de l'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-Supaero), partie de l'Université de Toulouse.

"Nous pouvons descendre à quelques pour cent de la gravité terrestre dans la boîte de test que nous plaçons dans la tour de chute, contenant un modèle d'atterrisseur et un terrain d'astéroïdes simulé.

"Notre équipe a commencé avec un atterrisseur sphérique atterrissant sur une surface sablonneuse, mais nous avons progressé vers des formes cubiques plus représentatives des CubeSats réels. Nous avons également étudié l'influence de différents matériaux de surface, et cherché à comprendre comment le processus d'atterrissage varie avec les différentes propriétés des matériaux, les niveaux de gravité et les vitesses.

"C'est nécessaire parce que chaque fois que nous allons vers un astéroïde différent, nous sommes surpris par ce que nous trouvons. Par exemple, Hayabusa du Japon2, explorant actuellement l'astéroïde Ryugu, a trouvé de la poussière de "régolithe" beaucoup plus rare et plus de rochers que les chercheurs ne l'avaient prévu."

L'attraction de la gravité impliquée est inférieure au cent millième de celle de la Terre, bien inférieur à ce qui peut être reproduit par l'équipe ISAE-Supaero. Cela signifie que l'atterrissage lui-même ressemblera plus à un arrimage d'un vaisseau spatial qu'à un atterrissage planétaire traditionnel.

"Imaginer, par exemple, si les CubeSats sont lâchés à 200 m de la surface de l'astéroïde, puis il leur faudra plus d'une heure pour parcourir cette courte distance jusqu'à la surface, " ajoute Naomi. " Tout bouge dans une sorte de ralenti. Ensuite, il y a aussi la possibilité de rebondir à nouveau.

"L'atterrisseur Philae du chasseur de comètes de Rosetta a rebondi sur la surface de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko à plusieurs reprises avant de finalement s'immobiliser. Certes, si vous étiez un astronaute à la surface, vous auriez à marcher avec des pas incroyablement doux pour éviter de quitter la surface et jamais revenir."

L'espoir est que les deux CubeSats survivent à leur descente pour retourner quelques observations, y compris des vues rapprochées du matériau de surface. Mais l'objectif principal des tests ISAE-Supaero est d'extraire autant de données précieuses de ce moment initial de contact.

"Nous avons équipé notre atterrisseur d'essai d'accéléromètres similaires à ceux que l'un des Hera CubeSats emportera, " dit Naomi. " On peut voir par exemple comment la dynamique d'impact varie en fonction des propriétés du matériau, du sable au gros gravier, influençant combien nous pénétrons dans la surface et combien de temps dure la collision.

"Et nous apprenons comment les résultats diffèrent en fonction de la façon dont les CubeSats atterrissent, qu'ils descendent dans le coin ou face en premier, un atterrissage face cachée donnerait une accélération maximale plus élevée. À la fin de nos tests, nous espérons disposer d'un ensemble de données pour mieux interpréter les atterrissages réels et s'avérer utile pour comprendre également les interactions d'autres missions avec les astéroïdes. »

En 2005, les chercheurs ont également pu acquérir de précieuses connaissances sur la croûte de méthane gelée du Titan lunaire de Saturne grâce à la façon dont l'atterrisseur Huygens de l'ESA vacillait lorsqu'il s'immobilisait. Le mouvement de l'atterrisseur suggère une consistance de surface de sable humide, recouvert d'une couche de poussière pelucheuse, avec de l'humidité juste en dessous de la surface et la présence d'au moins un caillou de 1 à 2 cm.

Les tests de l'ISAE-Supaero jusqu'à présent soulignent comment la cible d'Héra d'un diamètre de 160 m, L'astéroïde cible de gravité extrêmement faible s'annonce comme un environnement vraiment extraterrestre. "Le matériau de surface est lié à se comporter différemment, parce que la réduction de la gravité réduit la force normale entre les particules et donc aussi le frottement - il faut donc moins de force pour pénétrer le même matériau sableux.

"La faible gravité signifie également d'autres phénomènes tels que la force de van der Waals, ce qui fait que des choses comme la farine collent ensemble, jouera un rôle beaucoup plus important. La surface de l'astéroïde pourrait contenir une collection de grosses roches qui finissent par se comporter davantage comme des particules de farine. Ou la charge électrostatique pourrait encourager la lévitation et le transport de la poussière à travers la surface."

Ces données d'atterrissage devraient également permettre de révéler les lois d'échelle inhérentes à la dynamique des collisions, s'étendant jusqu'à l'impact du vaisseau spatial DART de la NASA avec le même astéroïde, tester les techniques de défense planétaire.

La mission Hera sera présentée à la réunion Space19+ de l'ESA en novembre, où les ministres européens de l'espace prendront une décision finale sur le vol de la mission.