Le comportement des milieux granulaires et les missions spatiales vers les astéroïdes : une approche transdisciplinaire

Le comportement des milieux granulaires et les missions spatiales vers les astéroïdes : une approche transdisciplinaire

Projet cofinancé par l’Académie 2 et 3 de l'UCA-JEDI, par P. Michel et al.
Le comportement des milieux granulaires et les missions spatiales vers les astéroïdes : une approche transdisciplinaire

OSIRIS-REx (NASA) and its sampling tool at the end of a long arm (crédit : NASA).

Les collaborateurs de l’Observatoire de la Côte d’Azur sont membres des équipes scientifiques de trois missions spatiales développées par trois grandes agences spatiales (JAXA, NASA, ESA). Ces missions ont pour objectif de rendre visite à trois astéroïdes géocroiseurs (petits corps rocheux qui s’approchent de la Terre) dans les prochaines années. Cette participation offrira une grande visibilité à l’UCA étant donné le grand intérêt du public pour les sujets liés aux astéroïdes. La mission japonaise Hayabusa2 a été lancée le 3 Décembre 2014. Elle rendra visite à l’astéroïde riche en carbone Ryugu de 900 mètres de diamètre en 2018-2019 et rapportera un échantillon sur Terre en 2020. La mission NASA OSIRIS-REx a été lancée le 8 Septembre 2016. Elle rendra visite à l’astéroïde riche en carbone Bennu de 450 mètres de diamètre en 2018-2020 et rapportera un échantillon sur Terre en 2023. Ces deux missions seront ainsi sur leur astéroïde respectif pendant les mêmes années, ce qui promet des images fascinantes de ces nouveaux mondes et une grande couverture médiatique. Elles nous permettront d’accomplir un pas de géant dans notre compréhension des premières phases de l’histoire du Système Solaire, en particulier concernant le rôle des astéroïdes dans la formation des planètes et dans l’émergence de la vie sur Terre. Enfin, la mission AIDA en collaboration avec l’ESA et la NASA consiste en deux satellites distincts qui seront lancés vers un astéroïde double (un système Terre-Lune en miniature), appelé Didymos, pour tester notre aptitude à dévier un astéroïde de sa trajectoire initiale en utilisant un projectile artificiel. AIDA sera le premier test de déviation, qui permettra d’avoir une stratégie vérifiée pour protéger la Terre des impacts d’astéroïdes.

 

Le projet financé par l’Académie 3 contribuera à des activités importantes liées à ces missions spatiales, dans lesquelles des membres de l’OCA sont membres des équipes scientifiques (Hayabusa2, OSIRIS-REx) ou responsable scientifique (AIDA). En particulier, la surface des petits astéroïdes semble systématiquement couverte d’une couche de milieu granulaire (sable ou gravier), appelé régolithe. Les propriétés de ce régolithe (épaisseur, tailles des grains, propriétés mécaniques) ne peuvent pas être établies par les observations télescopiques depuis la Terre. De plus, le comportement du régolithe d’un petit astéroïde dont l’attraction de surface est minime est très mal compris et est le sujet d’intenses recherches. Notre projet consiste à unir les expertises complémentaires d’un groupe de l’OCA et d’un autre groupe de l’Ecole des Mines ParisTech pour étudier le comportement et le mouvement de milieux granulaires dans les conditions adaptées à celles existant à la surface des astéroïdes, des comètes, des planètes et de leurs satellites. Cette étude reposera sur le développement de simulations numériques, prenant en compte tous les processus physiques mis en œuvre dans le mouvement d’un milieu granulaire, et leurs validations par confrontation aux expériences effectuées aussi bien en faibles gravités (avec des tours de chute) ou en gravité terrestre. Cela nous permettra d’aborder plusieurs importantes questions liées au mouvement du régolithe à la surface des astéroïdes, de modéliser l’interaction d’outils ayant pour but d’interagir avec la surface d’un astéroïde (pour récolter un échantillon ou faire des mesures in-situ) et d’être mieux préparés à l’interprétation des données des missions spatiales que nous obtiendrons dans les années qui viennent. Notre objectif est d’être capable à la fois de contribuer aux activités spatiales (conception, interprétation des images) mais aussi plus généralement d’améliorer nos connaissances de l’histoire et de l’évolution des surfaces des petits corps et des planètes sur la base de notre compréhension du comportement du régolithe sur leurs surfaces.  

Notre projet hautement transdisciplinaire permettra à l’UCA de fournir une contribution précieuse à des missions spatiales en cours et futures, ajoutant à la visibilité de nos institutions.

 

Logo AIDA Iage AIDA Logo JAXA Lancement OSIRIS

 

Logos des missions spatiales AIDA (ESA-NASA), Hayabusa2 (JAXA), lancement d’OSIRIS-REx (NASA, Crédit : United Launch Alliance)


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