Cette illustration, mise à jour en mars 2021, représente le vaisseau spatial Psyche de la NASA. Crédit :NASA/JPL-Caltech/ASU
Lancé en août 2022 et arrivant dans la ceinture d'astéroïdes en 2026, le vaisseau spatial Psyche de la NASA orbitera autour d'un monde que nous pouvons à peine identifier depuis la Terre et que nous n'avons jamais visité.
La cible de la mission Psyche de la NASA - un astéroïde riche en métaux, également appelé Psyche, dans la ceinture principale entre Mars et Jupiter - est un monde inexploré dans l'espace. Depuis les télescopes terrestres et spatiaux, l'astéroïde apparaît comme un flou flou. Ce que les scientifiques savent, d'après les données radar, c'est qu'il a la forme d'une pomme de terre et qu'il tourne sur le côté.
En analysant la lumière réfléchie par l'astéroïde, les scientifiques émettent l'hypothèse que l'astéroïde Psyche est exceptionnellement riche en métal. Une explication possible est qu'il s'est formé au début de notre système solaire, soit en tant que noyau d'un planétésimal - un morceau de planète - soit en tant que matériau primordial qui n'a jamais fondu. Cette mission vise à le découvrir, et ce faisant, ils espèrent aider à répondre à des questions fondamentales sur la formation de notre système solaire.
"S'il s'avère qu'il fait partie d'un noyau métallique, il ferait partie de la toute première génération des premiers noyaux de notre système solaire", a déclaré Lindy Elkins-Tanton de l'Arizona State University, qui, en tant que chercheur principal, dirige la mission Psyché. "Mais nous ne savons pas vraiment, et nous ne saurons rien avec certitude jusqu'à ce que nous y arrivions. Nous voulions poser des questions primaires sur le matériau qui a construit les planètes. Nous sommes remplis de questions et pas beaucoup de réponses. Cela est une véritable exploration."
Elkins-Tanton a dirigé le groupe qui a proposé Psyche comme mission de classe Discovery de la NASA; il a été sélectionné en 2017. Un énorme défi, a-t-elle dit, était de choisir les instruments scientifiques de la mission :comment vous assurer d'obtenir les données dont vous avez besoin lorsque vous n'êtes pas sûr de ce que vous allez mesurer en particulier ?
Par exemple, pour déterminer exactement de quoi est fait l'astéroïde et s'il fait partie d'un noyau planétésimal, les scientifiques avaient besoin d'instruments qui pourraient rendre compte d'un éventail de possibilités :nickel, fer, différents types de roche, ou mélange de roche et de métal.
Ils ont sélectionné une suite de charge utile qui comprend un magnétomètre pour mesurer n'importe quel champ magnétique; des imageurs pour photographier et cartographier la surface ; et des spectromètres pour indiquer de quoi est faite la surface en mesurant les rayons gamma et les neutrons émis par celle-ci. Les scientifiques continuent d'émettre des hypothèses sur la composition de Psyché, mais "personne n'a été capable de proposer une Psyché que nous ne pouvons pas gérer avec les instruments scientifiques dont nous disposons", a déclaré Elkins-Tanton.
Cette illustration montre comment le vaisseau spatial Psyche de la NASA explorera l'astéroïde Psyche, en commençant par une orbite A à haute altitude et en descendant progressivement vers l'orbite D au fur et à mesure qu'il mène son enquête scientifique. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Comment visiter un monde inconnu
Mais avant que les scientifiques puissent utiliser ces instruments, ils devront atteindre l'astéroïde et se mettre en orbite. Après son lancement depuis le Kennedy Space Center de la NASA en août 2022, Psyche passera devant Mars neuf mois plus tard, utilisant la force gravitationnelle de la planète pour se lancer vers l'astéroïde. C'est un trajet total d'environ 1,5 milliard de miles (2,4 milliards de kilomètres).
Le vaisseau spatial commencera son approche finale de l'astéroïde à la fin de 2025. Au fur et à mesure que le vaisseau spatial se rapprochera de sa cible, l'équipe de la mission allumera ses caméras et le visuel de l'astéroïde Psyché se transformera de la tache floue que nous connaissons maintenant en haute- définition, révélant pour la première fois les caractéristiques de surface de ce monde étrange. L'imagerie aidera également les ingénieurs à se repérer alors qu'ils se préparent à se mettre en orbite en janvier 2026. L'orbite initiale du vaisseau spatial est conçue pour être à une altitude élevée et sûre, à environ 435 miles (700 kilomètres) au-dessus de la surface de l'astéroïde.
Au cours de cette première orbite, l'équipe de conception et de navigation de la mission de Psyche se concentrera au laser sur la mesure du champ de gravité de l'astéroïde, la force qui maintiendra le vaisseau spatial en orbite. Avec une compréhension du champ de gravité, l'équipe peut alors diriger en toute sécurité le vaisseau spatial de plus en plus près de la surface alors que la mission scientifique se déroule dans un peu moins de deux ans.
Psyché semble être grumeleux, plus large (173 miles, ou 280 kilomètres, à son point le plus large) qu'il ne l'est de haut en bas, avec une répartition inégale de la masse. Certaines parties peuvent être moins denses, comme une éponge, et d'autres peuvent être plus serrées et plus massives. Les parties de Psyché avec plus de masse auront une gravité plus élevée, exerçant une traction plus forte sur le vaisseau spatial.
Pour résoudre le mystère du champ de gravité, l'équipe de la mission utilisera le système de télécommunications du vaisseau spatial. En mesurant les changements subtils des ondes radio en bande X qui rebondissent entre le vaisseau spatial et les grandes antennes du Deep Space Network autour de la Terre, les ingénieurs peuvent déterminer avec précision la masse, le champ de gravité, la rotation, l'orientation et l'oscillation de l'astéroïde.
L'équipe a élaboré des scénarios et a conçu des milliers de "Psychés possibles" - simulant les variations de la densité et de la masse de l'astéroïde, et l'orientation de son axe de rotation - pour jeter les bases du plan orbital. Ils peuvent tester leurs modèles dans des simulations informatiques, mais il n'y a aucun moyen de savoir avec certitude tant que le vaisseau spatial n'y est pas arrivé.
Cette illustration représente l'astéroïde Psyche de 140 milles de large (226 kilomètres de large), la cible de la mission du même nom de la NASA. Sur la base des données obtenues de la Terre, les scientifiques pensent que l'astéroïde est un mélange de métal et de roche. Crédit :NASA/JPL-Caltech/ASU
Au cours des 20 mois suivants, le vaisseau spatial utilisera son système de propulsion électrique douce pour plonger dans des orbites de plus en plus basses. Les mesures du champ de gravité deviendront plus précises à mesure que le vaisseau spatial se rapproche, et les images de la surface deviendront de plus haute résolution, permettant à l'équipe d'améliorer sa compréhension du corps. Finalement, le vaisseau spatial établira une orbite finale à environ 53 miles (85 kilomètres) au-dessus de la surface.
Tout cela dans le but de résoudre les énigmes de cet astéroïde unique :d'où vient Psyché, de quoi est-il fait et que nous apprend-il sur la formation de notre système solaire ?
"Les humains ont toujours été des explorateurs", a déclaré Elkins-Tanton. "Nous sommes toujours partis d'où nous sommes pour découvrir ce qu'il y a au-dessus de cette colline. Nous voulons toujours aller plus loin, nous voulons toujours imaginer. C'est inhérent à nous. Nous ne savons pas ce que nous allons trouver. , et je m'attends à ce que nous soyons entièrement surpris."
