En octobre, l'annonce du premier astéroïde interstellaire a déclenché une vague d'excitation. Depuis ce temps, les astronomes ont effectué des observations de suivi de l'objet connu sous le nom de 1I / 2017 U1 (alias. `Oumuamua) et ont noté des choses plutôt intéressantes à ce sujet. Par exemple, à partir de changements rapides de sa luminosité, il a été déterminé que l'astéroïde est rocheux et métallique et de forme plutôt étrange.
Les observations de l'orbite de l'astéroïde ont également révélé qu'il a fait son passage le plus proche de notre Soleil en septembre 2017 et qu'il est actuellement sur le chemin du retour dans l'espace interstellaire. En raison des mystères de ce corps, il y a ceux qui préconisent qu'il soit intercepté et exploré. L'un de ces groupes est le projet Lyra, qui a récemment publié une étude détaillant les défis et les avantages d'une telle mission.
L'étude, récemment publiée en ligne sous le titre «Project Lyra: Sending a Spacecraft to 1I / 'Oumuamua (former A / 2017 U1), the Interstellar Asteroid», a été menée par des membres de l'Initiative for Interstellar Studies (i4iS) - une organisation bénévole qui se consacre à faire du voyage spatial interstellaire une réalité dans un avenir proche. L'étude a été soutenue par Asteroid Initiatives LLC, une société de prospection d'astéroïdes qui se consacre à faciliter l'exploration et l'exploitation commerciale des astéroïdes.
Pour récapituler, lorsque Oumuamua a été observé pour la première fois le 19 octobre 2017 par des astronomes utilisant le télescope panoramique et le système de réponse rapide de l'Université d'Hawaï (Pan-STARRS), l'objet (alors connu sous le nom de C / 2017 U1) était initialement supposé être une comète. Cependant, des observations ultérieures ont révélé qu'il s'agissait en fait d'un astéroïde et qu'il a été renommé 1I / 2017 U1 (ou 1I / Oumuamua).
Les observations de suivi faites à l’aide du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO ont pu imposer des contraintes sur la taille, la luminosité, la composition, la couleur et l’orbite de l’astéroïde. Ceux-ci ont révélé que `Oumuamua mesurait quelque 400 mètres (1312 pieds) de long, était très allongé et tournait sur son axe toutes les 7,3 heures - comme l'indique la façon dont sa luminosité varie d'un facteur dix.
Il a également été déterminé qu'il était rocheux et riche en métaux et qu'il contenait des traces de tholines - des molécules organiques qui ont été irradiées par les rayons UV. L'astéroïde a également une orbite extrêmement hyperbolique - avec une excentricité de 1,2 - qui le retire actuellement de notre système solaire. Les calculs préliminaires de son orbite ont également indiqué qu'elle provenait à l'origine de la direction générale de Vega, l'étoile la plus brillante de la constellation nord de Lyra.
Étant donné que cet astéroïde est de nature extra-solaire, une mission qui serait capable de l'étudier de près pourrait certainement nous en dire beaucoup sur le système dans lequel il s'est formé. Son arrivée dans notre système a également fait prendre conscience des astéroïdes extra-solaires, une nouvelle classe d'objets interstellaires qui, selon les astronomes, arrivent maintenant dans notre système à raison d'environ un par an.
Pour cette raison, l'équipe derrière Project Lyra pense qu'étudier 1I / Oumuamua serait une opportunité unique. Comme ils le disent dans leur étude:
«Comme 1I /‘ Oumuamua est l’échantillon macroscopique le plus proche de matériel interstellaire, probablement avec une signature isotopique distincte de tout autre objet de notre système solaire, les retours scientifiques de l’échantillonnage de l’objet sont difficiles à sous-estimer. Une étude détaillée des matériaux interstellaires à des distances interstellaires est probablement à des décennies, même si le projet Starshot de Breakthrough Initiatives, par exemple, est vigoureusement poursuivi. Par conséquent, une question intéressante est de savoir s'il existe un moyen d'exploiter cette opportunité unique en envoyant un vaisseau spatial à 1I / ‘Oumuamua pour faire des observations à courte distance.”
Mais bien sûr, le rendez-vous avec cet astéroïde présente de nombreux défis. Le plus évident est celui de la vitesse, et le fait que 1I / Oumuamua est déjà en train de sortir de notre système solaire. Sur la base des calculs de l'orbite de l'astéroïde, il a été déterminé que 1I / `Oumuamua se déplace à une vitesse de 26 km / s - ce qui correspond à 95 000 km / heure (59 000 mph).
Aucune mission de l'histoire de l'exploration spatiale n'a voyagé aussi vite, et les missions les plus rapides à ce jour n'ont pu gérer qu'environ les deux tiers de cette vitesse. Cela comprend le vaisseau spatial le plus rapide pour quitter le système solaire (Voyager 1) et le vaisseau spatial le plus rapide au lancement (le Nouveaux horizons mission). Créer une mission qui pourrait la rattraper serait donc un défi majeur. Comme l'équipe l'a écrit:
«Ceci [est] considérablement plus rapide que n'importe quel objet que l'humanité ait jamais lancé dans l'espace. Voyager 1, l'objet le plus rapide que l'humanité ait jamais construit, a une vitesse excessive hyperbolique de 16,6 km / s. Comme 1I / ‘Oumuamua quitte déjà notre système solaire, tout vaisseau spatial lancé à l’avenir devrait le poursuivre.”
Cependant, au fur et à mesure de leur déclaration, relever ce défi entraînerait inévitablement des innovations et des développements clés dans les technologies d'exploration spatiale. De toute évidence, le lancement d'une telle mission devrait avoir lieu plus tôt que tard, compte tenu de la vitesse de déplacement rapide de l'astéroïde. Mais toute mission lancée dans quelques années ne pourra pas bénéficier des développements techniques ultérieurs.
Comme l'écrivait le célèbre écrivain Paul Glister, l'un des fondateurs de la Fondation Tau Zero et le créateur de Centauri Dreams, a noté sur son site Web:
«Le défi est formidable: 1I /’ Oumuamua a une vitesse excessive hyperbolique de 26 km / s, ce qui se traduit par une vitesse de 5,5 UA / an. Ce sera au-delà de l'orbite de Saturne dans deux ans. C'est beaucoup plus rapide que n'importe quel objet que l'humanité ait jamais lancé dans l'espace. »
Ainsi, toute mission montée sur 1I / `Oumuamua entraînerait trois compromis notables. Ceux-ci comprennent le compromis entre le temps de trajet et le delta V (c'est-à-dire la vitesse de l'engin spatial), le compromis entre la date de lancement et le temps de trajet, et le compromis entre la date de lancement / le temps de trajet et l'énergie caractéristique. L'énergie caractéristique (C3) fait référence au carré de l'excès de vitesse hyperbolique, ou la vitesse à l'infini par rapport au Soleil.
Dernier point, mais non le moindre, le compromis entre la vitesse excessive du vaisseau spatial au lancement et sa vitesse excessive par rapport à l'astéroïde pendant la rencontre. Une vitesse excessive est préférable au lancement, car elle entraînera des temps de trajet plus courts. Mais une vitesse excessive excessive pendant la rencontre signifierait que l'engin spatial aurait moins de temps pour effectuer des mesures et recueillir des données sur l'astéroïde lui-même.
Compte tenu de tout cela, l'équipe examine ensuite diverses possibilités de création d'un engin spatial qui s'appuierait sur un système de propulsion impulsive (c'est-à-dire avec une poussée suffisamment courte). De plus, ils supposent que cette mission n'impliquerait aucun survol planétaire ou solaire et se rendrait directement à 1I / `Oumuamua. À partir de cela, certains paramètres de base sont établis, qu'ils définissent ensuite.
«Pour résumer, la difficulté d’atteindre 1I /‘ Oumuamua est fonction du moment du lancement, de la vitesse excessive hyperbolique et de la durée de la mission », indiquent-ils. «Les futurs concepteurs de missions devraient trouver des compromis appropriés entre ces paramètres. Pour une date de lancement réaliste dans 5 à 10 ans, l'excès de vitesse hyperbolique est de l'ordre de 33 à 76 km / s avec une rencontre à une distance bien au-delà de Pluton (50-200AU). »
Enfin et surtout, les auteurs prennent en considération diverses architectures de mission actuellement en cours de développement. Ceux-ci incluent ceux qui donneraient la priorité à l'urgence (c'est-à-dire le lancement dans quelques années), comme le Space Launch System (SLS) de la NASA - qui, selon eux, simplifierait la conception de la mission. Un autre est le Big Falcon Rocket (BFR) de SpaceX, qui, selon eux, pourrait permettre une mission directe d'ici 2025 grâce à sa technique de ravitaillement dans l'espace.
Cependant, ces types de missions nécessiteraient également un survol de Jupiter afin de fournir une assistance par gravité. En ce qui concerne les techniques à plus long terme, qui mettraient l'accent sur des technologies plus avancées, ils envisagent également la technologie solaire à voile. Ceci est illustré par le concept Starshot de Breakthrough Initiatives, qui offrirait la flexibilité de la mission et la capacité de réagir rapidement aux futurs événements inattendus.
Bien que cette approche impliquerait l'attente, la possibilité de futures rencontres avec un astéroïde interstellaire, elle permettrait une réponse rapide et une mission qui pourrait éliminer les aides à la gravité. Il pourrait également permettre un concept de mission particulièrement attrayant, qui consiste à envoyer de minuscules essaims de sondes au rendez-vous avec l'astéroïde. Bien que cela impliquerait des investissements importants, la valeur de l'infrastructure justifierait les dépenses, affirment-ils.
En fin de compte, l'équipe a déterminé que des recherches et développements supplémentaires étaient nécessaires, ce qui souligne l'importance du projet Lyra. Comme ils l'ont conclu:
«[Une] mission sur l'objet va repousser les limites de ce qui est technologiquement possible aujourd'hui. Une mission utilisant un système de propulsion chimique conventionnel serait réalisable en utilisant un survol de Jupiter pour assister par gravité dans une rencontre rapprochée avec le Soleil. Si les matériaux sont appropriés, la technologie des voiles solaires ou des voiles laser pourrait être utilisée… Les travaux futurs au sein du projet Lyra se concentreront sur l'analyse plus détaillée des différents concepts de mission et options technologiques et sur la sélection de 2 à 3 concepts prometteurs pour un développement ultérieur. »
C'est un axiome séculaire selon lequel des défis de taille sont essentiels à l'innovation et au changement. À cet égard, l'apparition d'Oumuamua dans notre système solaire a stimulé l'intérêt pour l'exploration des astéroïdes interstellaires. Et bien qu'il ne soit pas possible d'explorer cet astéroïde au cours des prochaines années, l'arrivée de futurs intrus rocheux dans notre système pourrait bien être accessible.
