Crédit :NASA
Le vaisseau spatial Lucy de la NASA sera lancé en octobre 2021 pour un voyage de 12 ans vers les astéroïdes troyens de Jupiter. La mission Lucy comprendra trois assistances gravitationnelles terrestres et des visites de huit astéroïdes.
Appelés « chevaux de Troie » d'après des personnages de la mythologie grecque, la plupart des astéroïdes cibles de Lucy sont issus de la formation du système solaire. Ces chevaux de Troie encerclent le soleil en deux essaims :un qui précède et un qui suit Jupiter dans son orbite autour du soleil. Lucy sera le premier vaisseau spatial à visiter les chevaux de Troie, et le premier à examiner autant de cibles indépendantes du système solaire, chacun dans sa propre orbite du soleil.
Étudier de près les astéroïdes troyens de Jupiter aiderait les scientifiques à affiner leurs théories sur la façon dont les planètes de notre système solaire se sont formées il y a 4,5 milliards d'années et pourquoi elles se sont retrouvées dans leur configuration actuelle. "C'est presque comme si nous voyagions dans le temps, " a déclaré l'ingénieur en aérospatiale Jacob Englander, qui a aidé à concevoir la trajectoire de Lucy tout en travaillant au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.
Conçu pour la première fois il y a sept ans comme une mission vers deux astéroïdes, Lucy a atteint des proportions épiques grâce à une ingénierie créative et à un timing impeccable. Certains imaginent que le karma y est peut-être aussi pour quelque chose :« Je plaisante souvent en disant que j'ai passé ma carrière à adorer aux pieds des dieux de la mécanique céleste, " a déclaré le chercheur principal de Lucy, Harold Levison, un expert en dynamique planétaire basé à Boulder, Colorado, branche du Southwest Research Institute (SwRI), dont le siège est à San Antonio. "Maintenant, ils nous remboursent pour cette dévotion."
La trajectoire
Selon la légende de la mission, le moment qui a tout changé était en 2014, quelques années avant que la NASA ne sélectionne Lucy pour le vol. Le concepteur de trajectoire de mission de longue date Brian Sutter de Lockheed Martin Space à Littleton, Colorado, promenait Levison à travers une simulation informatique de l'itinéraire proposé par Lucy à travers le système solaire.
Il sembla à Levison que Lucy dépasserait Patrocle en route vers ses cibles officielles; Patrocle fait partie d'une paire d'astéroïdes troyens en orbite l'un autour de l'autre. À l'insu de Sutter à l'époque, Patrocle est un cheval de Troie préféré de Lévison. Enfermé sur une orbite binaire avec son partenaire quasi-jumeau Menoetius, c'est une race rare et mystérieuse à l'intérieur de l'orbite de Neptune. La plupart des astéroïdes qui se sont installés dans le système solaire interne auraient dû être arrachés à leurs partenaires pendant la période turbulente de formation des planètes qui a été marquée par des collisions massives.
Comment cette paire est-elle restée intacte ? La réponse pourrait contenir des indices importants sur le moment et l'exécution de la formation de la planète, dit Lévison. "Je ne sais pas pourquoi Brian a choisi d'inclure Patrocle ; c'était peut-être l'un des plus importants, peut-être qu'il aimait le nom, " dit-il. " Mais quand je l'ai vu, Je me souviens avoir crié "Attends, attendez :Pouvons-nous y aller ? »
Sutter a conçu des trajectoires de vaisseaux spatiaux pendant des décennies, y compris ceux pour la mission de retour d'échantillons d'astéroïdes de la NASA OSIRIS-REx et Mars Odyssey Orbiter de la NASA, avec un vaisseau spatial construit par Lockheed Martin. Il a inclus Patrocle et Menoetius dans la simulation de trajectoire de Lucy simplement parce qu'ils étaient dans le voisinage céleste; la paire n'était pas tout à fait sur le chemin de Lucy. Mais Sutter a vérifié si le système solaire serait aligné à l'avenir de telle sorte que la trajectoire de Lucy puisse le rapprocher suffisamment de la paire pour les observer.
Comme cela s'est passé, Lucy et le couple Patrocle-Menoetius se sont croisés en 2033. "C'était juste de la chance, " a déclaré Lévison.
Cette découverte a inspiré Sutter à rechercher d'autres cibles le long du chemin de Lucy pendant la durée de la mission. Il en a nourri 750, 000 orbites d'astéroïdes connues dans un tableur, plus la trajectoire de Lucy à l'époque, et a passé des mois à effectuer des calculs qui ont trouvé une poignée d'astéroïdes supplémentaires, ceux avec des compositions chimiques diverses qui étaient des cibles scientifiques parfaites pour la mission.
"J'ai continué à ajouter des rencontres dans ma simulation jusqu'à ce que nous soyons à court de carburant sur le vaisseau spatial, et c'est là que nous avons terminé la trajectoire de Lucy, " dit Sutter. " Cependant, Je savais aussi qu'il y avait d'autres cibles en cours de route, et nous pourrions les atteindre si nous avions un peu plus de carburant."
Comme il l'a toujours fait, Sutter a utilisé Excel comme l'un de ses outils de trajectoire - un programme que la plupart des gens associent à la comptabilité - pour concevoir le chemin de Lucy dans l'espace. "Je peux y faire toutes sortes de choses magiques, " dit Sutter. Il faudrait un Anglais, qui travaillait à la NASA Goddard, pour optimiser la trajectoire et amener le vaisseau spatial à huit cibles d'un diamètre d'environ 2 miles (3 kilomètres) à 70 miles (113 kilomètres).
Aujourd'hui concepteur de mission au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory à Laurel, Maryland, Englander n'était pas impliqué avec Lucy au moment où il a lu à ce sujet sur un site d'information populaire. Il s'est avéré qu'il construisait un logiciel puissant appelé Evolutionary Mission Trajectory Generator, ou EMTG, désormais disponible en tant que logiciel open source pour tous ceux qui souhaitent l'utiliser. EMTG pourrait parcourir des millions de scénarios de trajectoire en heures au lieu de mois. "J'ai eu le sentiment que ce serait bénéfique pour Brian et l'équipe si je devais leur donner une version de la trajectoire rendue en EMTG, j'ai donc inversé la mission en fonction de l'article, ", a déclaré l'Anglais.
