Hayabusa-2 ou comment créer un cratère à la surface d’un astéroïde

L’agence spatiale japonaise, la JAXA, vient de réaliser une première mondiale : créer une collision dans une zone désignée d’un astéroïde.

Image prise par la caméra déployable, DCAM3 de la sonde Hayabusa-2 où l’on voit des particules éjectées de l’astéroïde après impact du SCI. A gauche un plan large de la surface de l’astéroïde Ryugu ; à droite, un zoom sur la zone encerclée de rouge (credit JAXA)

 

Ce 5 avril, à 1h56 UTC (heure bord), le SCI, pour Small Carry-on Impactor, a été largué de la sonde Hayabusa-2 et une masse de 2 kg a percuté la surface de l’astéroïde Ryugu. 

Image prise avec la caméra de navigation optique grand angle (ONC-W1) de la sonde Hayabusa-2 quelques secondes après la séparation du SCI. La feuille rétroréfléchissante sur le SCI devient blanche en raison de la prise de vue au flash. Cela a montré que la séparation était dans les délais. (Credit JAXA)

La zone d’impact a été minutieusement sélectionnée afin de pouvoir comparer la surface de l’astéroïde avant et après l’impact.

Zone sélectionnée pour la création du cratère artificiel au cours de l’opération SCI. L’ellipse jaune dans la figure de gauche appelée «zone d’observation des opérations CRA1 [avant impact]» correspond à peu près à la zone de génération de cratère (cercle bleu dans la figure de droite). (Crédit : JAXA, Université de Tokyo, Université de Kochi, Université de Rikkyo, Université de Nagoya, Institut de technologie de Chiba, Université de Meiji, Université de Aizu, AIST.)
Afin d’éviter l’impact provoqué par SCI, Hayabusa2 a été déplacée vers une zone de sécurité située à l’arrière de l’astéroïde avant que le SCI ne commence à fonctionner.

Un cratère d’environ quatre mètres de diamètre a ainsi dû être formé [reste à confirmer avec les images à venir]. Les matériaux de la sous-surface qui n’ont pas été soumis aux rayonnements spatiaux ni à un échauffement extrême ont très certainement été exposés. Ce matériau est d’un grand intérêt pour les scientifiques et fera l’objet d’une nouvelle tentative de collecte d’échantillons par Hayabusa-2.

Des images à haute résolution devraient être publiées dans les prochains jours ou semaines. Hayabusa-2 devrait fournir également des images du cratère formé et la manière dont la matière a été dispersée.

 

SCI, un impacteur explosif

Le SCI est une masse de cuivre de 2 kg, appelée «Liner» qui est tombée à la surface de l’astéroïde à une vitesse de 2 km par seconde grâce à un détonateur.

L’élément de frappe lui-même est constitué d’une feuille en cuivre d’environ 30 centimètres de diamètre et de 2,5 kg, d’un boîtier en métal, d’un allumeur et d’un détonateur.

Design du SCI (credit JAXA)

Si tout s’est passé comme prévu, l’explosion a déformé la feuille et l’a accélérée à plus de 2 km/s en moins d’une milliseconde.

Formation du projectile du SCI (credit JAXA)

Des images par une caméra déployable : DCAM3

DCAM3 est une caméra déployable, successeur de DCAM 1 et 2 montées sur la voile solaire IKAROS.

Elle a permis de collecter des images de l’impact sur l’astéroïde et de photographier ensuite les éjecta en expansion qui révéleront des informations sur les propriétés physiques de la surface de l’astéroïde.

DCAM3 est cylindrique et mesure environ 80 mm de diamètre et 80 mm de longueur.

DCAM3 possède un sous-système de caméra analogique pour envoyer un signal vidéo analogique de basse résolution et un sous-système de caméra numérique pour envoyer des données d’image haute résolution indépendamment. Un système de radio unidirectionnel transmet les images acquises à la sonde spatiale Hayabusa 2. À une distance nominale d’environ 1 kilomètre de l’astéroïde, DCAM3 atteint une résolution de 0,65 mètre par pixel.

La caméra a été déployée depuis la sonde Hayabusa-2 alors que celle-ci se mettait du côté opposé de l’astéroïde après l’éjection du SCI. La caméra a été libérée depuis un endroit permettant de voir le point d’impact de côté.

Schéma de principe du déploiement de la caméra DCAM3 de la sonde Hayabusa-2 (credit JAXA)

La batterie de la caméra a fonctionné 4 heures selon la JAXA, au-delà des 3 heures espérées.

 

Détails de la séquence d’impact :

Horaires donnés en heure de Tokyo (JST), soit UTC +9 (Heure de Paris en été = UTC +2)

Schéma de la partie d’opération SCI n°1 : opération de la position d’origine à la séparation SCI. Le graphique de gauche montre l’évolution de la position de l’engin spatial avec le temps. À droite, la position de l’engin spatial est indiquée dans le système de coordonnées x-z (système de coordonnées de la position d’origine). Les heures indiquées sont les heures planifiées et peuvent différer des opérations réelles. (Crédit : JAXA)
  • 4 avril 13h17 JST, il a été confirmé que Hayabusa2 avait commencé la descente de sa position de départ à environ 20 km d’altitude comme prévu.
  • 4 avril à 14H30 JST, la sonde continue de descendre à environ 40 cm/s.
  • 4 avril à 21h15 JST,  l’altitude du vaisseau spatial est maintenant de 8 km.
  • 5 avril  à 4h00 JST, l’altitude est de 3 km. La surface de Ryugu a tourné de telle sorte que la zone cible de la SCI se situe vers Hayabusa2. Les caméras TIR (infrarouge thermique) et ONC (visible) ont effectué « une pré-observation 1 rotation ».
  • La première image de navigation est reçue le 5 avril à 04h35 JST. La zone cible de la SCI est visible.
Image de la caméra ONC-T de Hayabusa-2 lors de la descente de la sonde avant l’opération SCI (credit JAXA)
  • 5 avril  à 8 h 09 JST, l’engin spatial est descendu à environ 1,5 km.
  • 5 avril  à 09h40 JST, le SCI a confirmé s’être allumé. Il ne s’est pas encore séparé du vaisseau spatial.
  • 5 avril  à 09h57 JST, Le passage au mode de descente autonome a été défini comme «GO». [Décision de transition de la phase de descente autonome GATE 3: GO]. L’engin spatial est descendu à une altitude d’environ 900 m.
  • 5 avril à 10h15 JST, toutes les commandes liées à l’opération de séparation SCI ont été envoyées.
  • 5 avril  à 10h56 JST, SCI se sépare. Cela sera confirmé sur Terre environ 17 minutes après. L’altitude du vaisseau spatial est d’environ 500 mètres.
  • 5 avril  à 11h13 JST, confirmation reçue que le SCI a été séparé de l’engin spatial. Hayabusa-2 a confirmé qu’elle était passée à l’opération d’évacuation de la zone.
  • 5 avril  à 11h32 JST, la séparation de DCAM3 du satellite a été confirmée. La sonde effectue maintenant l’accélération d’évacuation comme prévu. 
Schéma de la partie d’opération SCI n°2 : opération entre la séparation SCI et le retour à la position d’origine. Sur cette figure, la position de l’engin spatial dans le système de coordonnées x-z est représentée schématiquement. L’heure indiquée est l’heure prévue et peut différer des opérations réelles. (Crédit : JAXA.)
  • Le 5 avril à 13h45 JST, l’état de l’engin spatial est normal et il a été confirmé que l’opération d’évacuation et la séparation du SCI et du DCAM3 se sont déroulées comme prévu. La séquence de séparation et d’évacuation du SCI a été un succès.
  • 5 avril à 15h12 JST, le retour à la position de base à une altitude de 20 km a été jugé comme étant effectué. La sonde est dans un bon état de fonctionnement.

 

Félicitations aux équipes de la JAXA et des laboratoires associés

 

Source principale de l’article : la page officielle de la mission Hayabusa-2

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