La mission Psyche de la NASA vers un astéroïde métallique lointain emportera un package révolutionnaire Deep Space Optical Communications (DSOC). Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU
Lancement prévu l’année prochaine, NasaLa mission Psyche marque la première fois que l’agence se lance dans l’exploration d’un astéroïde plus riche en métal que la roche ou la glace.
Plus de 150 ans se sont écoulés depuis que le romancier Jules Verne a écrit « Voyage au centre de la Terre », mais la réalité n’a pas encore rattrapé cette aventure de science-fiction. Alors que les humains ne peuvent pas se frayer un chemin vers le noyau métallique de notre planète, la NASA a pour objectif de visiter un astéroïde géant qui pourrait être les restes gelés du noyau en fusion d’un monde révolu.
Appelé Psyché, cet astéroïde orbite autour du Soleil dans la ceinture principale d’astéroïdes, entre Mars et Jupiter. À l’aide de données recueillies à partir de radars terrestres et de télescopes optiques, les scientifiques pensent que Psyché est en grande partie constituée de métal. Il pourrait s’agir d’une partie ou de la totalité de l’intérieur riche en fer d’un premier bloc de construction planétaire qui a été dépouillé de sa coquille rocheuse extérieure lorsqu’il est entré en collision à plusieurs reprises avec d’autres grands corps au cours de la formation précoce du système solaire.
L’astéroïde, qui mesure environ 173 miles (280 kilomètres) à son point le plus large, pourrait également être autre chose. Il pourrait s’agir du reste d’un type complètement différent de corps riche en fer qui s’est formé à partir de matériaux riches en métaux quelque part dans le système solaire.
Le concept de cet artiste représente l’astéroïde Psyche, la cible de la mission Psyche de la NASA. Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU
La mission Psyche de la NASA espère le découvrir. Prévu pour un lancement en août 2022, le vaisseau spatial orbitera pendant deux ans autour de l’astéroïde dont il porte le nom, prenant des photos, cartographiant la surface et cherchant des preuves d’un ancien champ magnétique. Psyche étudiera également les neutrons et les rayons gamma provenant de la surface de l’astéroïde pour aider à déterminer sa composition élémentaire.
Première mission à explorer un astéroïde dont la surface contient des quantités substantielles de métal plutôt que de roche ou de glace, Psyche cherche à mieux comprendre les noyaux de fer, un élément constitutif inexploré de la formation des planètes. La mission offre également potentiellement la première opportunité d’examiner directement l’intérieur d’une planète rocheuse en offrant un aperçu de l’intérieur d’un corps planétaire précédemment stratifié qui, autrement, ne pourrait jamais être vu. Ce que les scientifiques apprennent pourrait apporter un éclairage supplémentaire sur la formation de la Terre et d’autres planètes rocheuses.
Au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, les ingénieurs intègrent un spectromètre à rayons gamma et à neutrons dans le vaisseau spatial Psyche de l’agence. L’instrument aidera à déterminer les éléments qui composent sa cible, un astéroïde également nommé Psyché. Crédit : NASA/JPL-Caltech
“Il y a beaucoup de questions fondamentales sur Psyche qui restent sans réponse”, a déclaré la chercheuse principale de la mission, Lindy Elkins-Tanton de l’Arizona State University. « Et avec chaque détail ajouté à partir des données que nous pouvons collecter sur Terre, il devient de plus en plus difficile de faire une histoire sensée. Nous ne savons vraiment pas ce que nous allons voir jusqu’à ce que nous visitions, et nous allons être surpris.
Par exemple, des observations au sol antérieures ont conduit les scientifiques à croire que l’astéroïde contenait jusqu’à 90 % de métal. Recherche récente dirigé par Elkins-Tanton a utilisé des mesures de densité mises à jour pour estimer que l’astéroïde est plus probablement entre 30% et 60% de métal.
Au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, un ingénieur inspecte le spectromètre à rayons gamma et à neutrons lorsqu’il est intégré au vaisseau spatial Psyche de l’agence. L’instrument aidera à déterminer les éléments qui composent sa cible. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Et les scientifiques se demandent pourquoi Psyché semble être pauvre en oxydes de fer, qui sont des composés chimiques constitués de fer et d’oxygène. Mars, Mercure, Vénus, et la Terre les ont tous. « Donc, si nous avons raison de dire que Psyché est un mélange de métal et de roche, et que la roche contient très peu d’oxyde de fer, alors il doit y avoir une histoire étrange sur la façon dont elle a été créée – car elle ne correspond pas aux histoires standard de créations planétaires », a déclaré Elkins-Tanton.
Mystère de Psyché
Les scientifiques ne savent pas non plus où Psyché s’est formée. Il est peut-être né à l’intérieur de la ceinture d’astéroïdes principale, mais il est également possible qu’il soit né dans la même zone que les planètes intérieures comme la Terre – ou dans le système solaire extérieur, où résident maintenant des planètes géantes comme Jupiter. Aucune des deux histoires d’origine ne suit un chemin simple jusqu’à l’endroit où Psyché vit maintenant, à 450 millions de kilomètres du Soleil.
Les astéroïdes en général peuvent offrir un aperçu de la formation des planètes et du fonctionnement du système solaire primitif il y a 4,6 milliards d’années. Mais Psyché est particulièrement intéressant pour les scientifiques en raison de son caractère inhabituel, avec sa teneur en métal, sa haute densité et sa faible concentration en oxydes de fer.
“Le fait que ce soit si inhabituel nous raconte une nouvelle histoire que nous n’avons jamais vue auparavant sur l’évolution des astéroïdes”, a déclaré Bill Bottke, scientifique de la mission Psyché du Southwest Research Institute à Boulder, Colorado. « C’est une partie de l’histoire que nous n’avons pas en ce moment. En rassemblant cette pièce avec toutes les autres que nous avons, nous continuons à affiner notre histoire sur la formation et l’évolution du système solaire dès le début. »
Outils du métier
Pour aider à comprendre les origines de l’astéroïde, la mission enquête scientifique s’appuiera sur un magnétomètre, un spectromètre gamma et neutronique et un imageur multispectral. Les scientifiques savent que l’astéroïde ne génère pas de champ magnétique comme le fait la Terre, mais si Psyché avait un champ magnétique dans le passé, il pourrait encore être enregistré dans le matériau de l’astéroïde aujourd’hui. Avec des capteurs montés sur une flèche de 2 mètres (6 pieds), le magnétomètre peut déterminer si Psyché est toujours magnétisée. Si c’est le cas, cela confirmerait que l’astéroïde fait partie du noyau d’un planétésimal primitif, la pierre angulaire d’une planète primitive.
Des ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud intègrent l’instrument magnétomètre dans le vaisseau spatial Psyche de l’agence le 28 juin 2021. L’instrument aidera à déterminer si l’astéroïde Psyche fait partie d’un planétésimal. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Le spectromètre à rayons gamma et à neutrons de l’orbiteur aidera les scientifiques à déterminer les éléments chimiques de l’astéroïde. Lorsque les rayons cosmiques et les particules de haute énergie impactent la surface de Psyché, les éléments qui composent le matériau de surface absorbent l’énergie. Les neutrons et les rayons gamma qu’ils émettent en réponse peuvent être détectés par le spectromètre, permettant aux scientifiques de faire correspondre leurs propriétés à celles émises par des éléments connus pour déterminer de quoi Psyché est fait.
Pendant ce temps, une paire de caméras couleur constitue l’imageur multispectral. L’imageur est sensible à la lumière juste au-delà de ce que les humains peuvent voir, en utilisant des filtres dans les longueurs d’onde ultraviolettes et proches infrarouges. La lumière réfléchie dans ces filtres pourrait aider à déterminer la minéralogie de tout matériau rocheux pouvant exister à la surface de Psyché.
Cette photo montre l’imageur multispectral de Psyche, en cours d’assemblage et de test le 13 septembre 2021, chez Malin Space Science Systems à San Diego, en Californie. Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Le système de télécommunications du vaisseau spatial contribuera également à la science. Le système radio en bande X est principalement utilisé pour envoyer des commandes au vaisseau spatial et en recevoir des données techniques et scientifiques. Mais les scientifiques peuvent également analyser des changements subtils dans ces ondes radio pour mesurer la rotation, l’oscillation, la masse et le champ de gravité du corps, fournissant des indices supplémentaires sur la composition et la structure de l’intérieur de Psyché.
Les yeux sur Psyché
Mais avant que cette analyse scientifique ne commence, il y aura des images. D’ici la fin de 2025, trois ans après le lancement, Psyche sera en vue de l’astéroïde et l’équipe d’imagerie sera en état d’alerte.
« Avant même de nous mettre en orbite, nous commencerons à obtenir de bien meilleures images que celles obtenues avec les télescopes terrestres. Nous allons commencer à résoudre les caractéristiques, voir de grands cratères, des bassins de cratères – peut-être des chaînes de montagnes. Qui sait ce que nous verrons ? » a déclaré Jim Bell de l’Arizona State University, chercheur principal adjoint de Psyche et chef de l’équipe d’imagerie. “Tout ce que nous savons, c’est que la réalité de Psyché va être encore plus étrange et plus belle que nous ne pouvons l’imaginer.”
Cette illustration représente le vaisseau spatial Psyche de la NASA, dont le lancement est prévu en août 2022. Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU
En savoir plus sur la mission
ASU dirige la mission Psyché. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud est responsable de la gestion globale de la mission, de l’ingénierie système, de l’intégration et des tests, ainsi que des opérations de la mission. La phase de mission dite opérations d’assemblage, de test et de lancement est actuellement en cours à JPL. D’ici le printemps prochain, Psyche sera entièrement assemblé et prêt à être expédié au Kennedy Space Center de la NASA.
Le JPL fournit également un instrument de démonstration technologique appelé Deep Space Optical Communications qui volera également sur Psyche, qui testera les communications laser à haut débit qui pourraient être utilisées par les futures missions de la NASA.
