Bibliothèque des projets du CNES

14 Février 2024

Hera

La mission HERA a pour objectif d'approfondir notre connaissance de la formation et de l’évolution des astéroïdes en étudiant les caractéristiques géophysiques du couple d'astéroïdes Didymos-Dimorphos. Hera va se rendre sur place pour observer les conséquences de l’impact de la sonde américaine DART sur Dimorphos. La mission a également pour but d'étudier les moyens de défense planétaire.

Sommes-nous capables de protéger la Terre si un géocroiseur la menace ? En 2013, dans le but de tester une méthode de défense planétaire, le programme international AIDA avait pour mission de dévier un objet céleste de sa course. Ainsi, le 26 septembre 2022, la sonde américaine DART s’est écrasée sur Dimorphos, la lune de l’astéroïde binaire Didymos, afin de modifier sa période orbitale et évaluer la faisabilité d’une déviation. La mission HERA de l’ESA a maintenant pour objectif de se rendre sur place pour observer les conséquences de l’impact et étudier les caractéristiques géophysiques de l’astéroïde double. L’objectif visé est d’en apprendre davantage sur la formation et l’évolution des astéroïdes mais également d’investiguer les moyens de défense planétaire. La sonde principale Hera sera pilotée depuis l’ESOC ; les cubesats embarqués Milani et Juventas seront quant à eux pilotés depuis le CNES.

Chiffres clés

  • 1150 kg Masse de Hera
  • cubesats embarqués
  • 6 instruments embarqués sur les cubesats
  • 7 laboratoires français impliqués

 

Le projet en bref

En juillet 1994, des fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 s’écrasaient sur Jupiter provoquant de spectaculaires boules de feu et réveillant le spectre d’une menace oubliée pour la Terre. Si le risque qu’un géocroiseur heurte violemment notre planète est statistiquement faible - moins de 1 tous les 500 000 ans pour un géocroiseur de plus de 1000m de diamètre - les effets catastrophiques d’un tel impact incitent à envisager une « contre-attaque ». 

À travers la collaboration internationale AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment), dont l’un des deux coordinateurs est français, les agences spatiales souhaitent mettre au point une technique de protection dans l’éventualité où un géocroiseur menacerait de s'écraser sur la Terre. Parmi les méthodes envisagées, la technique de l’impact cinétique consistant à modifier la trajectoire de l'astéroïde en provoquant une collision avec un engin spatial a été retenue comme la plus mature et la moins coûteuse. Pour tester cette approche, la Nasa a effectué le 26 septembre 2022 une collision de son impacteur DART (Double Asteroid Redirection Test) avec Dimorphos, la lune de l’astéroïde binaire Didymos situé à 11 millions de kilomètres de la Terre. Percutée à la vitesse de 6 km/s, Dimorphos a freiné sa course autour de son corps principal de 33 minutes (ou 2,67 mm/s). Cet essai a été l’occasion de prouver expérimentalement la capacité à dévier la course d’un astéroïde. L’efficacité de la déviation, qui dépend de la masse encore non mesurée de l’astéroïde, reste à vérifier. HERA a désormais pour mission de compléter cette expérience unique en étudiant l’astéroïde binaire de manière approfondie (propriétés géophysiques) et en mesurant précisément les conséquences de l’impact de DART afin d’obtenir une connaissance inestimable et applicable en défense planétaire.

Pour cela, l’orbiteur HERA est chargé d’observer les changements générés par l’impact de DART.  C’est en particulier la quantité de mouvement transmise à Dimorphos qui importe car elle reflète l’efficacité de la déviation. Seule une partie de l’énergie de DART a été transférée à Dimorphos sous la forme d’un changement de trajectoire ; le reste a servi à pulvériser une partie de l’astéroïde sous forme d’un panache s’étalant sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres. Les     déformations morphologiques de l’astéroïde telles que l’apparition d’un cratère, le soulèvement de rebords, l’amoncellement d’éjectas, voire la déformation totale de l’astéroïde, sont également liées au transfert d’énergie lors du choc. Identifier précisément la façon dont l’énergie apportée par DART s’est transmise à l’astéroïde permettrait de connaître les facteurs susceptibles d’améliorer la technique de défense planétaire. 

HERA présente également un intérêt scientifique puisque c’est la première mission dédiée à l’observation d’une collision programmée et le second rendez-vous avec un astéroïde binaire. Celui-ci s’effectuera seulement quatre années après l’impact. Les variations de structure et les déformations morphologiques seront encore très « fraîches », certaines seront peut-être encore en cours. Les mesurer avec précision permettra de mieux comprendre le processus de collisions à l’origine de l’évolution du Système solaire et des planètes qui le composent.      HERA effectuera également le premier sondage radar de l’intérieur d’un astéroïde grâce à l’instrument JuRa (IPAG, PI français). Jusqu’alors inconnues, les données ainsi recueillies seront confrontées aux interprétations et modélisations théoriques sur lesquelles repose notre savoir actuel. 

La sonde HERA relève plusieurs défis technologiques, parmi lesquels celui de naviguer de façon autonome autour d’un astéroïde de faible gravité. Cette autonomie est cruciale lorsque la distance entre la sonde et la Terre est grande car les commandes d’opérations depuis un centre de contrôle terrestre mettent parfois trop de temps pour atteindre la sonde, qui est alors incapable de remplir ses objectifs. De plus, une liaison inter-satellite permettant la communication entre la sonde et ses deux cubesats est une première dans l’espace interplanétaire. De même, l’atterrissage d’un cubesat sur un si petit corps est un exercice inédit. Effectuer des opérations sur un corps d’environ 150 mètres de diamètre consiste à opérer sous une gravité extrêmement faible, considérée comme un million de fois moins élevée que celle de la Terre. En cela, HERA est aussi une mission de démonstration technologique.  

Rôle du CNES dans le projet

Le CNES participe financièrement au développement du radar basse fréquence JuRa à l’IPAG (Grenoble), au planning des opérations des cubesats (équipe HERA CNES, Toulouse) et soutient les scientifiques français impliqués.