DART : des étudiants de l’ISAE-SUPAERO publient de nouveaux résultats scientifiques dans la revue Nature Communications

Depuis 10 ans, l’équipe SSPA (Space Systems for Planetary Applications) de l’ISAE-SUPAERO collabore activement aux missions DART et Hera, deux missions spatiales de défense planétaire menées respectivement par la NASA et par l’ESA (agence spatiale européenne). Naomi Murdoch, chercheuse en planétologie à l’ISAE-SUPAERO, participe notamment aux analyses scientifiques et à l’interprétation des données de DART. Avec son équipe de recherche, ils travaillent à une meilleure compréhension des surfaces des astéroïdes et de leurs propriétés physiques. Ils apportent également leur contribution dans la préparation des opérations de la mission Hera et seront mobilisés sur les analyses scientifiques qui suivront.
 
DART pour Double Asteroid Redirection Test. Derrière cet acronyme se trouve un test grandeur nature de défense planétaire, élaboré par la NASA et lancé en 2021, dont le but était de dévier un astéroïde de sa trajectoire. Point d’orgue, en septembre 2022, la sonde-missile DART a percuté la lune Dimorphos de l’astéroïde Didymos pour la faire dévier.

«  Cette première tentative de déviation d’astéroïde a été un succès, avec des effets mesurables sur l’orbite de Dimorphos, rappelle Naomi Murdoch. Cela a démontré la faisabilité de la modification de la trajectoire d’un astéroïde dans le contexte de la défense planétaire.  »

En octobre 2024, la mission européenne Hera débutera et entamera son voyage de retour vers les astéroïdes Didymos et Dimorphos afin de caractériser en détail Dimorphos en mesurant sa masse, sa composition et sa structure interne, ainsi que la taille et la forme du cratère laissé par DART.
 

Une équipe de recherche active et impliquée

Dans le but de mieux comprendre les surfaces des astéroïdes et leurs propriétés physiques, son équipe à l’ISAE-SUPAERO, SSPA, participe activement aux analyses scientifiques et à l’interprétation des données de DART.

«  Notre objectif est de comprendre les propriétés physiques de l’astéroïde Dimorphos pour mieux interpréter les résultats de l’impact de DART », explique la planétologue.

Dans ce cadre, l’équipe vient de publier de nombreux nouveaux résultats dans la prestigieuse revue Nature Communications. Fait remarquable, deux articles ont été écrits par des étudiants de l’ISAE-SUPAERO : les doctorants Colas Robin et Alexia Duchêne d’une part, les étudiantes du Master in Aerospace Engineering Jeanne Bigot et Pauline Lombardo d’autre part.

Mieux comprendre les propriétés physiques des astéroïdes

Le premier article se concentre sur l’estimation des propriétés mécaniques de la lune Dimorphos, une information clé pour comprendre et modéliser l’impact de DART. Colas Robin et Alexia Duchêne, tous deux doctorants, ont étudié la dernière image complète de Dimorphos capturée par la sonde DART avant l’impact et ont comparé les blocs rocheux situés à sa surface à des images d’autres astéroïdes.

«  La forme et la taille des blocs rocheux à la surface des planètes peuvent fournir une foule d’informations sur les propriétés physiques de ces corps, ainsi que sur leur histoire  », explique Alexia Duchêne, qui vient de recevoir une bourse ESPACE de la Fondation des Ailes de France.

Les deux doctorants ont également développé et appliqué une méthode qui peut être utilisée pour toutes les missions spatiales planétaires utilisant une caméra. «  Cela nous permettra d’appliquer cette technique aux données de la future mission Hera et nous l’utiliserons également sur la surface de la lune martienne Phobos avec les images Idefix®  », complète Colas Robin.

Leur étude a également démontré que les blocs rocheux sur Dimorphos ont probablement été formés par un ou plusieurs impacts importants, ce qui permet d’élucider la fascinante histoire de la vie du système d’astéroïdes binaires  !

>> L’article : The DOI number of Robin et al. will be 10.1038/s41467-024-50147-w

Estimer la capacité portante de la surface d’un astéroïde

Le second article, rédigé par Jeanne Bigot et Pauline Lombardo, deux étudiantes du Master of Aerospace Engineering de l’ISAE-SUPAERO, porte sur l’étude des propriétés géotechniques de l’astéroïde primaire Didymos à partir des images de DART. Les étudiantes ont travaillé pendant un an avec Naomi Murdoch afin d’évaluer la capacité portante de la surface, un paramètre qui indique si un objet ou un atterrisseur restera à la surface ou s’y enfoncera.

«  C’est la première fois que l’on estime la capacité portante de la surface d’un astéroïde  », indique Jeanne Bigot. «  Nous avons constaté que la surface de Didymos s’effondrera beaucoup plus facilement que la surface de la Lune si nous la touchons ou si nous atterrissons dessus.  »

Leur recherche ont en effet permis d’identifier des sillons linéaires à la surface de Didymos, orientés des pôles vers l’équateur. Il s’agit de traces formées par des blocs rocheux roulant à la surface de l’astéroïde. « Nous avons combiné nos mesures des traces de blocs rocheux avec l’ingénierie géotechnique pour déterminer les propriétés de la surface de l’astéroïde », poursuit Pauline Lombardo.

Et les résultats montrent que la surface de Didymos est fragile, avec une capacité portante 1 000 fois inférieure à celle des hauts plateaux lunaires ou du sable sec sur Terre. Les images à plus haute résolution de la mission Hera (lire encadré) permettront d’affiner cette analyse et fourniront des informations supplémentaires sur les traces de blocs rocheux sur Didymos.

« Nous avons pu faire partie d’une équipe internationale de mission spatiale, ce qui a été une expérience fantastique en tant qu’étudiante en master à l’ISAE-SUPAERO », s’enthousiasment les deux étudiantes.

>> L’article : The DOI number for Bigot, Lombardo et al. will be 10.1038/s41467-024-50149-8