II B- Comment se protèger ?

 La Surveillance



Mieux vaut prévenir que guérir. C'est en se basant sur ce principe que certaines des agences astronomiques terrestres se sont lancés dans le projet titanesque ( utopique ? ) de répertorier l'ensemble des objets cosmiques dans le voisinage terrestre.

Presque deux siècles après la découverte du premier astéroïde, plus d'un demi-million de ces cailloux célestes sont actuellement répertoriés. Un rythme de découvertes qui n'a cessé de s'accélérer avec la mise en place de programmes de surveillance automatique du ciel.

 

Les méthodes de détection

Jusqu’aux années 2000, les astéroïdes étaient découverts grâce à un processus en quatre étapes simples :

  • Une certaine partie du ciel était photographiée à l’aide d’un télescope . Des photographies étaient prises à intervalles réguliers (généralement toutes les heures) et ce, sur une durée de plusieurs jours ;
  • Deuxièmement, ces photographies sont comparées et juxtaposées. Tout corps en orbite autour du Soleil aura alors légèrement bougé. L’image de ce corps apparaîtra alors comme une ligne blanche sur le fond des étoiles ;
  • Sur cette image, l'astéroïde Toutatis passe en trombe à 1,5 million de kilomètres. Son déplacement pendant se traduit par un trait lumineux.


  • troisièmement, on essaie de mesurer sa position grâce celle d’une étoile connue.Cependant cela n'indique pas la distance de cet objet.
  • Enfin, il suffit d’envoyer la position et l’heure de la découverte à un supercalculateur pour savoir si cette apparition n'est pas provoquée par tout autre type de mouvement d'objets. Si tout les voyants sont au vert, l’observateur de l’apparition finale obtient l’honneur de nommer l’astéroïde. Le nom proposé doit cependant être approuvé par l’Union astronomique internationale.
  • Cette méthode ne fonctionne uniquemnt si l'albédo de l'astéroide est assez élevé.

     

     

     

    La méthode du radar est aussi une méthode souvent utilisée. Elle consiste en l'envoi d'une onde radio dans une direction aléatoire. Si elle atteint un astéroide, elle est renvoyée par ce-dernier. On calcule la distance nous séparant de l'astéroide en multipliant la vitesse de l'onde par la durée.

    d = (v × t)/2

    où : d= distance de l'objet ; v= vitesse de l'onde radio ; t= temps mis par l'onde pour fair l'aller-retour

     

    Cependant depuis les années 2000, une nouvelle technologie révolutione ce domaine : les CCD. Placés dans le plan focal du télescope, ce sont des capteurs de lumières ultrasensibles. Dès que le moindre rayon lumineux heurte un de pixel, celui-ci libère un électron qui informe l'ordinateur du changement de luminosité. Les changements de luminosité sont enregistrés par l'ordinateur et mises en communs pour aboutir à la création d'une image du dessin de lumière vu par le télescope.  Plus la résolution du CCD est grande, c'est-à-dire plus il comporte de pixels, plus précis sera la détection.Cependant la sensibilité des CCD étant telles, elles ne peuvent fonctionner que 15 nuits par mois du fait de la trop forte luminosité lunaire.

     

    Les différents programmes

     

    De nombreux projets ont vu le jour pour découvrir les astéroides qui nous entourent.

    C'est d'abord le projet Spacewatch, lancé en 1980 par l'Université de l'Arizona. Deux télescopes ( 90 cm pour l'un et un peu plus de 1 m pour l'autre) furent réservés à la traque des cailloux de l'espace. Ce réseau, le plus ancien, fournit une base d'images inestimables quand il s'agit de rechercher d'anciennes traces d'astéroïdes géocroiseurs pour calculer précisément leur trajectoire, comme en 2007 avec le dangereux Apophis.



    Un des télescopes Spacewatch, faisant 0,9m

    Le projet Spaceguard survey de la NASA, lancé en 1998 avait pour ambition de découvrir 90% (même si nous ne connaissons pas exactement leur nombre ) des objets de plus de 1km de diamètre. A la fin de l'année 1997, 447 astéroïdes de plus de 1 km avaient été découverts, 5052 en 2007, ce qui souligne les bons résultats du programme même si les objectifs sont loin d'avoir été atteints. Ce gigantesque programme était divisé en plusieurs sous-programmes comme le Catalina Sky Survey, le LINEAR ou le NEAT.

    Répartition des découvertes de grands astéroïdes ( >1km de diamètre ) en fonction des différents programmes. La catégorie « le reste » désigne les astéroïdes ayant été découverts soit par des amateurs, soit par des programmes moins importants.

     

     

    Le programme NEO   

    Cependant, la découverte des astéroïdes de plus de 1km de diamètre ne permet pas de connaître tous les astéroïdes représentant un danger. En effet, de petits astéroïdes peuvent aussi représenter un réel danger. C'est pour cela que en 2005, le Congrès américain a demandé à la NASA qu’elle réalise un recensement aussi complet que possible des objets potentiellement dangereux pour la Terre. L'objectif était de découvrir, caractériser (au sens de déterminer les caractéristiques de structure et d'orbite), cataloguer et suivre d’ici à 2020 jusqu'à 90% des NEO (Near Earth Objects, objets proches de la Terre) de plus de 140 mètres de diamètre.

     

     

     

     

    L'ensemble du réseau de surveillance, de plus en plus efficace, a déjà découvert plus de 500.000 astéroïdes, parvenant même à photographier la collision de deux d'entre eux. A ces réseaux principalement dédiés à la recherche des astéroïdes on peut ajouter divers instruments qui en découvrent dans le cadre d'autres observations. C'est le cas du télescope spatial Wise qui a déniché récemment des astéroïdes sombres qui ne sont visibles qu'en infrarouge.

    Vers un réseau mondial ?

    En Février 2010 ,un groupe d'experts internationaux réuni au Mexique a défini les mesures à prendre pour mettre en place un système de prévention de collision d’astéroïdes avec la Terre .  Une des solutions serait qu’un des grands pays de la planète ou une organisation internationale prenne l’initiative d’élaborer une stratégie mondiale et coordonnée visant à réaliser une surveillance quotidienne du ciel et à se doter d’un réseau mondial de surveillance. Ce réseau permettrait d’obtenir les coordonnées et les principales caractéristiques de l’ensemble de la population d’objets circulant dans l’environnement de la Terre. Mais une telle infrastructure a un coût estimé à plusieurs millions de dollars par an. Or, la situation économique et le désendettement à marche forcée des états occidentaux laissent peu de place à des investissements pour les générations suivantes et aux retombées économiques à court terme proche de zéro.

     

     

    Vidéo sur la découverte des astéroïdes : L'accélération du rythme de découverte d'astéroïdes ces dernières années est particulièrement bien mis en évidence par cette vidéo. Elle consiste en une vue "de dessus" du système solaire en mouvement, pendant 30 ans (une seconde correspond à 60 jours). Chaque nouvel astéroïde découvert est d'abord en surbrillance, avant de devenir rouge ou jaune s'il s'agit d'un géocroiseur, vert sinon. On remarque que les découvertes suivent la Terre, principalement dans la région opposée au Soleil (lorsque les astéroïdes passent à l'opposition). Des découvertes ont également eu lieu en masse lors des campagnes de recherche de satellites à Jupiter.

     

     

    Exemples d'astéroides découverts et qui représentent une menace :

    _ Astéroïde de petite taille, puisqu’il fait environ 280 m de long, Apophis, pourrait représenter une menace sérieuse pour l’homme. En effet, les scientifiques estiment à une chance sur 45 000 la probabilité que ce caillou vienne s’écraser dans l’océan Pacifique, aux alentours du 13 avril 2036. Apophis pèse 27 millions de tonnes avec un diamètre d’environ 270 mètres. Il a été découvert dans sa course autour du soleil, par les astronomes qui le considère comme une menace potentielle. L'énergie cinétique dégagée par cet objet de 20 millions de tonnes équivaudrait au minimum à 875 mégatonnes, soit 58.000 bombes d'Hiroshima.

     

     

    _Découvert le 23 février 1950 et observé pendant 17 jours, il fut ensuite perdu de vue pendant 50 ans.En 2000, les astronomes retrouvirent sa trace et leurs pires craintes se confirmèrent : un astéroïde d’un kilomètre de large fonce tout droit sur la Terre.
    Il a été baptisé 1950 DA.Tout indique que cet astéroïde frôlera de près ou percutera notre planète en le 13 mars 2880(un vendredi comme par hasard) On estime à 1 chance sur 300 le risque qu'il impacte la Terre. Il provoquerait des raz de marée de 4 kilomètres de hauteur...

    _Il y a environ cinq ans , les astronomes ont bien cru que leurs dernières heures étaient arrivées . Jim Scotti, utilisant le télescope de 90 centimètres de Kitt Peak (voir photo du télescope du projet spacewatch ), aperçut une faible tache de lumière se déplaçant dans la constellation du cancer. C’était un astéroïde. Sombre, mesurant environ un kilomètre dans sa plus grande dimension… et semblant se diriger vers la Terre.Le centre d’étude des petites planètes le catalogua sous la référence 1997 XF11 Les journaux et les magazines se firent l’écho du pire : 1997 XF11 risquait de percuter notre planète le 26 octobre 2028. L’impact, libérant une énergie 2000 fois supérieure à la plus puissante des bombes atomiques jamais testées, aurait provoqué une catastrophe planétaire. Des mesures ultérieures montrèrent que l’astéroïde n’était pas sur une trajectoire de collision avec la Terre pour 2028, bien qu’il s’approchera alors très près de nous, à deux fois et demie la distance Terre-Lune (954 000 kilomètres). Mais XF11 eut le mérite d'alerter la communauté scientifique sur le réel danger que représentent les météorites.

    MENACES PROCHAINES
    Date Nom Distance Terre-Lune Diamètre (en mètres)
    7 août 2027 1999 AN10 1 fois 1000
    26 oct. 2028 1997 XF11 2,5 2000
    14 fév. 2060 4660 Nereus 3,2 900
    23 sept. 2060 1999 RQ36 2,2 300
    21 oct. 2069 2340 Hathor 2,6 600
    21 oct. 2086 2340 Hathor 2,4 600
    9 avr. 2095 1998 SC15 3,2 500

    Astéroïdes de plus de 300  m qui doivent s'approcher à moins de 4 fois la distance Terre-Lune dans les cent ans prochains

     

    Les solutions

     

     

    Malgré les milliers d’objets présents dans le système solaire, très peu de corps importants s’approchent de la Terre ; grâce notamment à des barrières naturelles. Cependant il arrive que ces barrières ne suffisent pas. Les conséquences désastreuses qui pourraient découler d’une chute de météorite sur Terre, ont contraint l’Homme à réfléchir aux moyens d’éviter que les astéroïdes ne s’approchent trop près de notre planète.

     

     

    Les Barrières naturelles

    N'importe quel objet rencontrant la trjectoire d'un astéroide peut le détruire ou au moins le dévier. Par exemple, Jupiter, la plus grosse des planètes, est un véritable "aimant" à astéroide. Son importante taille et son grand volume empênchent un grand nommbre d'astéroïdes de croiser l'orbitre Terrestre. Les astéroïdes provenant de la ceinture de Kuiper doivent croiser l’orbite de cinq planètes avant de s’approcher de la Terre, mais aussi traverser la ceinture située entre Mars et Jupiter. Enfin l’atmosphère terrestre est la dernière des protections. Elle permet la dégradation rapide des astéroïdes, devenat donc météors,les réduisant de plusieurs dizaines de mètres en cailloux de petite taille.

    Ces barrière naturelles représentent le premier système de défense de l'Humanité.

     

     

    Détournement par l’homme

    Les quelques projets à l’étude sont divisibles en deux parties :

    • les méthodes « douces »

    • les méthodes « fortes »

    Les méthodes coup de pouce sont des missions sur de très longues durées, dans le but de dévier l’astéroïde petit à petit, contrairement aux méthodes coup de poing qui les dévient voir les exterminent brusquement.

     

     

    Les méthodes douces

     

     

    Les voiles solaires

    La lumière exerce une pression  constante, très faible (9  micro-newtons /m2), mais dans l'espace, là où la force de gravité est partiquement nulle et où il n'y a pas d'air, cette pression constante peut propulser des objets légers à très grande vitesse.

    Dans le cas qui nous intéresse c'est peut être une des meilleurs alternatives au nucléaire. Le principe est assez simple. Un robot se pose sur l'astéroïde puis déploie ses ailes. Les photons du Soleil fournissant l'énergie en continu pour lentement réorienter la trajectoire.



    Le propulseur

    Une fusée d'appoint pourrait être directement employée pour guider le géocroiseur hors de son orbite. Des systèmes pour l'interception sont déjà largement utilisés sur les missiles et missiles anti-missiles. Une difficulté mineure étant de fixer le propulseur sur le géocroiseur. La difficulté majeure de cette solution suppose une charge au lancement bien supérieure à la normale. La fusée principale devant atteindre l'astéroïde sans utiliser les ressources de la deuxième !

    Tracteur gravitationnel

     

     

    Le tracteur utiliserait l’attraction gravitationnelle entre les deux corps. Ainsi, le vaisseau naviguerait à courte distance de l’astéroïde pour le traîner progressivement. Pour un astéroide de moins de 200m, un vaisseau de 20 tonnes devrait suffire. Le « remorqueur gravitationnel », qui n'entrerait pas en contact avec l'astéroïde mais se placerait en vol stationnaire au dessus de lui, tout en utilisant la force gravitationnelle pour le treuiller et dévier sa course.

    Vaporiser l'astéroïde

       Un bon coup de chalumeau dans le derrière de l'astéroïde et le voilà parti sur une autre trajectoire ! C'est le projet des ingénieurs du Centre aérospatial allemand à Berlin.
       Ils proposent de satelliser autour de l'astéroïde une grande ombrelle, recouverte à l'intérieur d'une pellicule de métal, de l'aluminium par exemple. Sa forme convexe lui permet de concentrer sur l'astéroïde les rayons du Soleil réfléchis par l'aluminium.
       Sous la chaleur, la roche se vaporise progressivement libérant un panache de gaz. En réaction l'astéroïde doucement propulsé dans la direction inverse au panache va lentement changer d'orbite.
       Comme l'ombrelle fonctionne surtout à proximité du Soleil, il faut s'y reprendre à plusieurs fois et attendre que l'astéroïde fasse un nouveau tour complet autour de notre étoile. En quelques passages, l'affaire est réglée.

     

     

    Les méthodes fortes



    Une frappe nucléaire

     

    C'est la solution la plus probable. Une faible diminution de la vitesse ou accélération d'un astéroïde (de l'ordre de quelques cm/s) peut se traduire par une victoire si elle est faite suffisament tôt. La trajectoire s'en trouvera changée d'autant plus que l'astéroïde sera loin.

    La méthode opératoire peut être différente en fonction de la composition, de la forme (il est important de situer le centre de gravité) et de l'effet voulu. Si on veut le pulvériser, il sera peut être préférable de planter la charge, de même que, si l'on souhaite le dévier, une explosion de surface aura meilleur effet en répartissant plus uniformément l'impulsion. Voire si possible plusieurs petites impulsions pour un meilleur contrôle.

    La modélisation mathématique a permis d’établir la limite minimale en deçà de laquelle il serait dangereux d’utiliser une ogive nucléaire en raison des conséquences possibles de l’explosion pour la Terre. Si l’on part du principe qu’un astéroïde se déplace à une vitesse moyenne de 25 km/s, la distance le séparant de la Terre au moment de l’explosion ne doit pas être inférieure à 464.000 km, soit approximativement un demi-million de kilomètres. La limite des possibilités (du point de vue de la distance) pour réaliser une frappe nucléaire est aujourd’hui d’environ 5 millions de kilomètres.

     

     

     

    Les lasers

       L'objectif serait d'envoyer un satellite qui se mettrait en orbite autour de l'astéroïde. Ce laser serait suffisament puissant pour provoquer par un tir continu un jet de gaz sur la surface de façon à la longue, à changer la trajectoire du bolide.

    A l'heure actuelle la puissance des lasers est insuffisante mais dans un futur proche on peut penser à leurs utilisations. A chaque passage de l'intrus près de la Terre des tirs croisés répétitifs pourraient provoquer le changement de trajectoire voulu. Probablement à cause du très haut niveau d'énergie nécessaire, une telle solution n'est à envisager que dans quelques années 


    L'attaque chimique

    Dans ce cas ci, il s'agit d'une attaque chimique du bolide. La composition de l'astéroïde est un facteur déterminant. La réaction ou la digestion des matériaux ne peut se faire que dans certains cas, provoquant une réduction de la masse ou le fractionnement en petit morceaux. Le principe restant d'affaiblir l'intrus pour qu'il ne résiste pas à une entrée dans l'atmosphère terrestre.

    Cette solution peut avoir plus de succès sur une comète, composée essentiellement de glace, donc susceptible de mieux réagir à une attaque chimique. Sur des astéroïdes composés de fer, nickel et autres minerais ce principe serait moins efficace mais pas impossible. La charge à propulser restant la plus grande difficulté à surmonter par le surcroît de poids engendré (produit(s) chimique(s) et robot ou missile) .

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