Il existe des dizaines de milliers d’astéroïdes dans notre voisinage, dont certains pourraient être potentiellement dangereux. Si nous lancions une mission pour collecter les données nécessaires sur chacun d’eux, notre infrastructure de communication et de contrôle interplanétaire serait rapidement submergée. Alors pourquoi ne pas laisser nos ambassadeurs robotiques le faire eux-mêmes :c'est l'idée derrière un nouvel article publié dans le Journal of Guidance, Control, and Dynamics. et disponible sur arXiv serveur de préimpression de chercheurs de l'Université fédérale de São Paulo et de l'Institut national de recherche spatiale du Brésil.

L'article se concentre principalement sur le problème du contrôle de ce qu'il faut faire lorsqu'un vaisseau spatial s'approche d'un nouvel astéroïde. L'approche des missions actuelles prend des mois et nécessite des retours cohérents de la part des équipes au sol pour garantir que le vaisseau spatial comprend les paramètres de l'astéroïde qu'il approche, en particulier la constante gravitationnelle.

Certaines missions ont connu plus de succès que d’autres – par exemple, Philase, l’atterrisseur qui accompagnait Rosetta, a eu des problèmes lorsqu’il a rebondi sur la surface de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Comme les auteurs l'ont souligné, une partie de cette différence était due à un écart massif entre la forme réelle de la comète et la forme observée par les télescopes avant l'arrivée de Rosetta.

Des missions encore plus réussies, comme OSIRIS-Rex, nécessitent des mois de préparation pour effectuer des manœuvres relativement triviales dans le contexte des millions de kilomètres que leur parcours global les emmène. Par exemple, il a fallu 20 jours à OSIRIX-Rex pour effectuer plusieurs survols à 7 km au-dessus de la surface de l'astéroïde avant que son contrôle de mission estime qu'il était sûr d'entrer sur une orbite stable.

L’une des contraintes importantes sur lesquelles se penchaient les contrôleurs de mission était de savoir s’ils pouvaient calculer avec précision la constante gravitationnelle de l’astéroïde qu’ils visitaient. La gravité est notoirement difficile à déterminer de loin, et son mauvais calcul a conduit aux problèmes de Philae. Alors, un système de contrôle peut-il résoudre tous ces problèmes ?

En termes simples, cela peut permettre au vaisseau spatial de décider quoi faire à l’approche de sa cible. Avec un système de contrôle bien défini, la probabilité d'une panne du vaisseau spatial due à une conséquence imprévue est relativement minime. Cela pourrait réduire considérablement le temps passé en approche par les missions et limiter la bande passante de communication vers le contrôle de mission sur Terre.

Un tel système ne nécessiterait également que quatre capteurs relativement omniprésents et peu coûteux pour fonctionner efficacement :un LiDAR (similaire à ceux que l'on trouve sur les voitures autonomes), deux caméras optiques pour la perception de la profondeur et une unité de mesure inertielle (IMU) qui mesure des paramètres tels que l'orientation, accélération et champ magnétique.

Le document consacre beaucoup de temps à détailler les calculs complexes qui entreraient dans le schéma de contrôle, dont certains impliquent des calculs statistiques similaires aux modèles d'apprentissage de base. Les auteurs ont également mené des essais sur deux cibles potentielles d'astéroïdes pour voir comment le système fonctionnerait.

On est déjà bien compris. Bennu était la cible de la mission OSIRIX-Rex et est donc bien caractérisé en ce qui concerne les astéroïdes. Selon le journal, avec le nouveau système de contrôle, un vaisseau spatial pourrait entrer sur une orbite de 2 000 m dans la journée suivant son approche à des centaines de kilomètres, puis entrer sur une orbite de 800 m le lendemain. Ceci est comparé aux mois de travail préparatoire que la mission OSIRIS-Rex a dû accomplir. Et il peut être complété avec une poussée minimale et, plus important encore, avec du carburant, un bien précieux pour les missions dans l'espace lointain.

Une autre mission de démonstration est celle vers Eros, le deuxième plus gros astéroïde proche de la Terre. Il a une forme unique pour un astéroïde, car il est relativement allongé, ce qui pourrait constituer un défi passionnant pour les systèmes automatisés comme ceux décrits dans l'article. Contrôler un vaisseau spatial avec le nouveau schéma de rendez-vous avec Eros n'a pas les mêmes avantages qu'un astéroïde plus traditionnel comme Bennu. Par exemple, il nécessite une poussée et une consommation de carburant beaucoup plus élevées. Cependant, cela réduit encore le temps de mission et la bande passante nécessaires à son fonctionnement.

Les systèmes autonomes sont de plus en plus populaires sur Terre et dans l’espace. Des articles comme celui-ci font avancer la réflexion sur ce qui est possible. Supposons que pour éliminer des mois de travail technique manuel fastidieux, il suffit de gifler quelques capteurs et de mettre en œuvre un nouvel algorithme de contrôle. Dans ce cas, il est probable que l'une des différentes agences et entreprises prévoyant de rencontrer prochainement un astéroïde adoptera ce plan.