Défense planétaire : des physiciens proposent une nouvelle façon de défendre la Terre contre les impacts cosmiques

Asteroid Strike Animation

Animation de frappe d'astéroïde

La défense planétaire est-elle PI dans le ciel ?

En février 2013, les observateurs du ciel du monde entier ont tourné leur attention vers l’astéroïde 2012 DA14, une roche cosmique d’environ 150 pieds (50 mètres) de diamètre qui allait voler plus près de la Terre que le vaisseau spatial qui nous apporte la télévision par satellite.

Ils ne se rendaient pas compte alors qu’ils se préparaient à l’événement unique sur plusieurs décennies qu’un autre morceau de débris céleste se précipitait vers la Terre, avec une direction plus directe. Le 15 février 2013, le météore Chelyabinsk, un astéroïde d’environ 62 pieds (19 mètres) de diamètre a explosé au-dessus de la ville de Chelyabinsk, en Russie, alors qu’il entrait dans l’atmosphère terrestre à un angle faible. L’explosion a brisé des fenêtres et endommagé des bâtiments, et près de deux mille personnes ont été blessées, mais heureusement personne n’est mort.

“Il s’est avéré que deux astéroïdes complètement indépendants arrivaient ce jour-là”, a déclaré Philip Lubin, professeur de physique à l’UC Santa Barbara et l’un des nombreux scientifiques qui anticipaient le rendez-vous géocroiseur de 2012 de DA14. « L’un d’entre eux, nous le savions, allait manquer la Terre. L’autre, nous ne savions même pas qu’il allait arriver.

Pour Lubin et des scientifiques comme lui, des incidents comme ceux-ci soulignent l’importance d’une défense planétaire robuste – la détection, le suivi, la caractérisation et, finalement, la défense contre les astéroïdes et les comètes potentiellement dangereux. Les événements menaçant la ville comme Chelyabinsk sont rares, se produisant environ une fois tous les 50 à 100 ans, mais ils sont potentiellement dévastateurs. Le plus récent de ces événements était l’événement de Tunguska, une rafale aérienne au-dessus de la Sibérie orientale en 1908, qui a aplati des centaines de kilomètres carrés de forêt. Plus rares encore, mais néanmoins possibles, sont des objets qui menacent d’extinction de masse, comme l’impacteur de Chicxulub, qui a anéanti les dinosaures il y a 66 millions d’années, ou la plus récente explosion aérienne (il y a 12 800 ans) qui a provoqué des incendies généralisés et l’apparition de un « hiver d’impact » appelé le Dryas plus jeune.

Diagramme de déploiement de PI

Crédit : Alexander Cohen

Cependant, on ne peut écarter la possibilité que des objets plus gros s’approchent inconfortablement de la Terre dans un proche avenir : Apophis, avec son diamètre de 1 214 pieds (370 mètres), doit faire un passage rapproché le vendredi 13e en avril 2029, tandis que Bennu, à 1 608 pieds (490 m) de diamètre, devrait effectuer un passage similaire en 2036. Bien qu’ils ne devraient pas toucher la Terre, même des changements relativement faibles de leur orbite pourraient les amener à entrer dans des poches gravitationnelles appelés « trous de serrure » ​​qui peuvent les placer sur une trajectoire plus directe vers la Terre.

“S’il passe par le trou de serrure gravitationnel, il frappera généralement la Terre au prochain tour”, a déclaré Lubin.

Les stratégies de défense planétaire sont passées de la recherche de meilleures méthodes pour comprendre les menaces aux efforts pour détourner les dangers potentiels et modifier leurs orbites, y compris une stratégie développée par le groupe de Lubin, qui proposait l’utilisation de lasers pour repousser les objets menaçants hors de la Terre. (Voir leur site Web pour plus d’informations sur la défense planétaire par laser : www.deepspace.ucsb.edu/projects/directed-energy-planetary-defense)

Dans deux papiers sur le thème de la défense planétaire terminale soumis à la revue Avancées de la recherche spatiale, accompagné d’un article d’opinion publié dans Scientific American, Lubin et le co-chercheur Alexander Cohen présentent une méthode plus proactive pour faire face aux dangereux débris spatiaux extraterrestres. Le projet s’appelle PI, ce qui signifie affectueusement Pulveriser jet.

Se préparer à l’inévitable – faire ou ne pas faire ?

“Alors que nous disons souvent que rien dans la vie n’est certain à part la mort et les impôts, nous pouvons certainement aussi ajouter l’extinction humaine à cette liste”, a déclaré Lubin. « Il y a un gros astéroïde ou une comète qui se cache dans notre système solaire avec « Terre » écrit dessus. Nous ne savons tout simplement pas où il se trouve ni quand il frappera. »

Au cours des 113 dernières années, la Terre a été touchée par deux gros astéroïdes qui auraient pu menacer la vie de millions de personnes s’ils avaient frappé une grande ville. Cependant, l’humanité a eu de la chance. À la lumière de cette menace très réelle, il est temps de planifier et d’exécuter sérieusement un programme de défense planétaire, disent les chercheurs. L’IP permet une approche logique et rentable du programme ultime de protection de l’environnement.

Diviser et conquérir

La clé de la stratégie PI est le déploiement d’un réseau de tiges de pénétration, éventuellement remplies d’explosifs, posées sur le chemin de l’astéroïde pour « trancher et couper en dés » l’objet menaçant. Les tiges de pénétration – d’environ 10 à 30 cm de diamètre et de six à dix pieds de long – fragmentent le noyau de l’astéroïde ou de la comète lorsqu’il s’écrase sur eux à une vitesse extrême.

Surtout, au lieu de dévier l’objet, la stratégie consiste à laisser la Terre prendre le coup, ont déclaré les chercheurs, mais d’abord à démonter l’astéroïde en morceaux plus petits – généralement de la taille d’une maison – et à laisser les fragments entrer dans l’atmosphère terrestre. L’atmosphère peut alors absorber l’énergie et vaporiser davantage les morceaux de la taille d’une maison en petits débris qui ne touchent pas le sol.

Étant donné que l’astéroïde d’origine pénètre maintenant dans l’atmosphère sous la forme d’un grand nuage distribué de petits fragments, ils distribuent spatialement et temporellement l’énergie de l’impact, ce qui dé-corrèle les ondes de souffle créées par chaque fragment. Cela réduit considérablement la menace de catastrophique à davantage un « feu d’artifice », avec lumière et son.

“Si vous pouvez réduire les grands événements, qui sont dangereux, en un tas de petits événements inoffensifs, vous avez finalement atténué la menace”, a déclaré Cohen.

“Ce qui est unique à propos de cette méthode, c’est que vous pouvez avoir des temps de réponse incroyablement courts”, a ajouté Lubin. « Un problème que posent d’autres techniques telles que les méthodes de déviation d’astéroïdes est qu’elles sont sévèrement limitées dans leurs temps de réponse. En d’autres termes, ils comptent sur l’obtention d’un atout pour détourner la menace jusqu’à l’astéroïde bien avant qu’il ne s’approche de la Terre. »

Au lieu de cela, la méthode PI « slice and dice » intercepte les astéroïdes ou les comètes à l’approche de la Terre et pourrait être déployée par des lanceurs qui existent déjà aujourd’hui, tels que EspaceX‘s Falcon 9 et Nasa‘s SLS pour des cibles plus grandes. Selon les calculs des physiciens, des cibles plus petites comme le météore de Chelyabinsk pourraient être interceptées quelques minutes avant l’impact à l’aide de lanceurs beaucoup plus petits similaires aux intercepteurs ICBM, tandis que les cibles qui constituent une menace plus sérieuse, comme Apophis, pourraient être interceptées seulement 10 jours avant l’impact. . Des temps d’atténuation aussi courts sont tout à fait sans précédent, selon les chercheurs.

La meilleure défense est une bonne attaque

Une autre partie du programme consiste à envisager une approche proactive pour protéger notre planète, ont déclaré les chercheurs.

“Tout comme nous nous faisons vacciner pour prévenir de futures maladies, comme nous en sommes maintenant si douloureusement conscients, nous pourrions vacciner la planète en utilisant les réseaux de pénétration comme les aiguilles d’un vaccin pour éviter une perte de vie catastrophique à l’avenir”, a déclaré Lubin. .

Dans cette approche, le même système peut être utilisé pour éliminer de manière proactive des objets menaçants comme Apophis et Bennu afin de protéger les générations futures.

“Il n’est pas bien compris que les objets volumineux et menaçants comme les astéroïdes Apophis et Bennu soient extrêmement graves”, a-t-il poursuivi. « S’ils frappent, chacun d’eux a une énergie à l’impact égale à tous des armes nucléaires sur Terre combinées. Imaginez que tout l’arsenal nucléaire de la Terre explose en quelques secondes. Avec PI, nous pouvons empêcher ce scénario.

Cette nouvelle approche, selon Lubin et Cohen, pourrait rendre la défense planétaire tout à fait faisable et « facile comme PI », et permettrait une feuille de route logique vers un système de défense planétaire robuste.

“Une réponse extraordinairement rapide est possible”, a déclaré Lubin. « Nous ne voyons aucun obstacle technologique. C’est en synergie avec la génération actuelle de lanceurs et d’autres qui sortent. » De plus, a ajouté Lubin, la méthode “serait en grande synergie avec les futures opérations lunaires”, la lune agissant potentiellement comme une “base d’opérations avancée”.

“L’humanité pourrait enfin contrôler son destin et empêcher une future extinction de masse comme celle des précédents locataires de la Terre qui ne se souciaient pas de la défense planétaire, les dinosaures.”

Pour voir comment ce système fonctionne, visitez le site du groupe de cosmologie expérimentale de l’UCSB Page du projet PI-Terminal Planetary Defense.

Les recherches dans ce projet ont également été menées par Jeeya Khetia, Tegan Costa, Hannah Shabtian, Dharv Patel, Alok Thakrar, Alex Korn et Kellan Colburn.

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