On va capturer un astéroïde au lasso

La Nasa étudie un projet qui, pour la première fois, pourrait conduire l'homme à modifier la position naturelle des objets célestes. Un astéroïde de 500 tonnes serait ainsi mis en orbite autour de la Lune. Histoire d'étudier les ressources qu'il contient et, surtout, de redonner du glamour à l'exploration spatiale.

[Edit dimanche 7 avril: Un sénateur américain, membre clé de la sous-commission de l'espace du Sénat, a confirmé samedi que la Nasa envisageait une mission robotique pour capturer un petit astéroïde avant de le remorquer pour le mettre sur orbite de la Lune.]

[post du 1er avril ci-dessous]

Cela ressemble à un poisson d’avril… Mais c’est un véritable projet américain. Un projet qui donnera un coup de vieux à l’exploit de Bruce Willis dans le film Armageddon (1998). Plus question de faire simplement  exploser un astéroïde pour sauver la Terre d’une collision fatale. Les Américains voudraient en attraper un pour le mettre dans notre (leur ?) jardin. C'est-à-dire autour de la Lune. Le gros caillou de l’espace serait ainsi domestiqué et nous pourrions l’étudier à notre guise. Y envoyer des astronautes. En analyser les ressources. Bref, jouer avec un véritable objet céleste…

Certes, le site de la Nasa ne souffle mot, pour l’instant, d’un tel projet. Pourtant, l’information est rapportée par le respecté magazine Aviation Week sous la plume d’un journaliste spécialisé de longue date dans les sujets spatiaux, Franck Morring.  Ce dernier révèle ainsi que la Nasa aurait inclus une demande de 100 millions de dollars dans le budget 2014 de l’agence spatiale américaine. Objet : financer une mission de capture d’un astéroïde.

Dès le mois de janvier 2013, le magazine New Scientist avait fait état de rumeurs sur un tel projet. Il s’appuyait alors sur les dires de chercheurs du Keck Institute for Space Sudies (Kiss), en Californie, affirmant que la Nasa réfléchissait à la construction d’un vaisseau spatial capable de se saisir d’un astéroïde et de le trainer jusqu’à le mettre en orbite autour de la Lune.

Le Kiss est une sorte de think tank spécialisé dans la conception de nouvelles missions spatiales et des technologies nécessaires pour les mener à bien. Il rassemble des scientifiques du fameux California Institute of Technology (Caltech) et du Jet Propulsion Laboratory (JPL) fondé par la Nasa et le Caltech. C’est dire la proximité entre cette source et l’agence spatiale américaine. Or, le Kiss a rédigé un rapport intitulé « Etude de faisabilité de la récupération d’un astéroïde » daté du 2 avril 2012 et signé par 34 scientifiques issus majoritairement de la Nasa. Ce qui donne une consistance certaine au projet.

De quoi s’agit-il ? D’une étude nettement plus avancée qu’un simple brain storming de chercheurs en mal de missions spatiales excitantes. Le rapport précise d’emblée son objectif : « Enquêter sur la faisabilité de l’identification, de la capture robotisée et du retour d’un astéroïde géocroiseur [NEA en anglais – Near Earth Asteroids] complet au voisinage de la Terre vers le milieu de la prochaine décennie ». Pour les auteurs, cette faisabilité repose sur  deux conditions : la probabilité de découvrir le plus petit NEA possible et la détermination du plus gros NEA qui puisse être capturé et transporté au cours d’une mission de durée raisonnable.

Illustration montrait la capture d'un astéroïde de 7 mètres et 500 tonnes. Image: Rick Sternbach / KISS

Le meilleur compromis apparaît comme un astéroïde d’environ 7 mètres de diamètre pesant entre 250 et 1000 tonnes. Il s’agirait donc de la plus grosse masse de matière extraterrestre jamais transportée par l’homme. Les astronautes du programme Apollo n’ont rapporté sur Terre que 382 kg de roches lunaires et la mission Osiris-Rex ne devrait prélever que 60 grammes de matière à la surface de l’astéroïde 1999 RQ36 vers 2023.

Par ailleurs, aucun retour sur Terre des échantillons de roche martienne collectés par le rover Curiosity n’est prévu. Néanmoins, l’étude du Kiss conclue à la faisabilité de la capture d’un NEA de 500 tonnes et de sa mise en orbite lunaire vers 2025. Une telle mission devrait coûter, selon l’étude, environ 2,6 milliards de dollars, soit à peine plus que Mars Science Laboratory (MSL), la mission de Curiosity.  

 Néanmoins, à l'échelle des astéroïdes qui menacent la survie de l'humanité ou l'existence même de la Terre, la cible de la mission ACR représente un grain de sable dans l'espace. Celui qui nous a frôlé le 15 février, 2012 DA14,  faisait environ 30 mètres de diamètre pour une masse de quelque 40 000 tonnes. Le même jour, l'e météorite qui est tombé près de la ville russe de Chelyabinsk avait une taille estimée à 18 mètres et pesait environ 11 000 tonnes.

Comment s'y prendre ? La mission de capture et de retour d’un astéroïde (ACR) utiliserait une fusée Atlas 551 pour mettre un vaisseau spatial en orbite autour de la Terre. Un système de propulsion électrique de 40 kW assurerait le voyage vers l’astéroïde visé qui pourrait durer 4 ans. Suivraient 90 jours d’observation de la cible. Ensuite, le vaisseau ACR capturerait l’astéroïde et stopperait son mouvement de rotation sur lui-même. Pour cela, il déploierait des bras gonflables, un sac à haute résistance et des câbles d’arrimage.

Le concept du vaisseau ACR avec son système de capture déployé - Source : Kiss

 Une fois gonflés et rigidifiés, les quatre bras reliés à des cerceaux également gonflables assureront le maintien du sac en position ouverte. L’ensemble mesurerait 10 mètres de long pour 15 mètres de diamètre.D’après l’étude, un tel dispositif permettrait une adaptation à une forme d’astéroïde non totalement déterminée. Cette espèce de filet à astéroïde serait ainsi adaptée à une cible plutôt cylindrique de 6 mètres de diamètre pour 12 mètres de longueur.

Arrimé, l’astéroïde serait conduit jusqu’à la Lune où il serait mis en orbite sans que le vaisseau de capture ne se détache. En effet, il pourrait servir ensuite à accueillir des astronautes lors des missions suivantes d’analyse et d’exploitation minière de l’astéroïde.

Admettons… Mais quelles seraient les justifications d’une telle mission, en dehors de la satisfaction des ingénieurs de la Nasa apportée par l’exploit technologique et de la fierté de l’humanité d’avoir capturé et rapporter chez nous un tel trophée spatial ? Les auteurs du Kiss n’identifient pas moins de 5 bénéfices :

La mission ACR serait une alternative et un préalable plus économique à un objectif affiché de la Nasa d’envoyer des astronautes sur un astéroïde vers 2025. Elle permettrait de mieux connaître les astéroïdes. Elle offrirait aux astronautes la possibilité de réaliser des missions de quelques semaines sur l’astéroïde capturé au lieu des 6 mois nécessaires pour atteindre un NEA.

Ils pourraient ainsi rapporter tous les échantillons nécessaires sur Terre. La Nasa aurait l’occasion d’expérimenter, grâce aux 500 tonnes de matière disponibles, les possibilités d’exploitation minière de tels objets. Les matériaux pourraient également servir à fabriquer in-situ des écrans de protection contre les radiations cosmiques, principal danger pour les astronautes dans l’espace. Enfin, le public suivrait en direct la dissection d’un astéroïde de 500 tonnes, ce qui n’a rien d’ordinaire…

Une telle quantité de matière première spatiale à portée de main permettrait de créer des consortiums internationaux pour l’étude des échantillons. Les Américains offriraient également à la Russie, à l’Europe et au Japon (pas la Chine ?), partenaire de la Nasa dans la station spatiale internationale (ISS) la possibilité de tester des missions habitées sur ce nouveau satellite « naturel ». Si l’astéroïde mesure de 7 à 12 mètres de long, il faudra sans doute réserver sa place et limiter le nombre de visiteurs simultanés. Le rocher semble un peu exigu pour un Disneyland spatial…

L’une des grandes peurs de l’humanité, depuis les Gaulois, reste celle d’une collision majeure qui, après celle des dinosaures, pourrait entrainer sa disparition. Une capture d’astéroïde, selon le Kiss, permettrait de tester les techniques d’ancrage d’un astéroïde et de mieux connaître les couches externes du rocher qui peuvent jouer un rôle dans les méthodes de déviation par impact. Une bonne part d’une mission ACR pourrait largement servir de répétition à une intervention future sur un astéroïde menaçant la Terre et dont il s’agirait de dévier la course.

L’objectif n’est pas, comme on pourrait l’imaginer, de transformer les astéroïdes en mines à espace ouvert pour les besoins des habitants de la Terre. Il faut dire que les 500 tonnes de la future capture reviendraient à 5200 dollars le kg sans compter le coup des missions d’exploitation elles-mêmes. Non, l’idée est de tirer profit des ressources des astéroïdes en cours de mission spatiale. Cela permettrait de réduire la quantité de matériau transportée depuis la Terre.

Ainsi, un astéroïde de 500 tonnes pourrait contenir pas moins de 100 tonnes d’eau, 90 tonnes de métal (83 de fer, 6 de nickel et 1 de cobalt). Selon le Kiss, cela permettrait de multiplier par un facteur 28 la charge utile transportable par une mission telle que l’ACR à partir des 18 tonnes mises en orbite par la fusée Atlas. L’astéroïde apporterait alors une réserve de matériau disponible sans avoir à les arracher à l’attraction terrestre lors du lancement du vaisseau spatial. Ces matériaux pourraient servir à renforcer les écrans de protection contre les radiations cosmiques.

L'astéroïde géocroiseur 433 Eros (35 km de long) sur lequel la sonde NEAR Shoemaker de la Nasa s'est posée en 2001. Image: NEAR project, NLR, JHUAPL, Goddard SVS, Nasa. 

L’extraction de l’eau sera plus complexe. L’obtention d’oxygène et d’hydrogène pourrait servir à la production de carburant dans l’espace. Astéroïdes et comètes deviendraient des stations services jalonnant le parcours des futures missions. D’après le Kiss, l’envoi d’un kg de matière en orbite lunaire depuis la Terre revient à 100 000 dollars avec les techniques classiques. Si les 500 tonnes de l’astéroïde suivaient ce chemin, elles reviendraient à 20 milliards de dollars.

En les capturant dans l’espace, le coût au kg est divisé par 8. Mais grâce à l’expérience acquise, les missions ACR suivante pourraient ne coûter que 1 milliard de dollars. Avec la même prise, le coût de la matière serait alors réduit d’un facteur 20.

Last but not least, le Kiss souligne que « l’excitation engendrée par la modification de l’orbite et l’exploitation des ressources d’un objet céleste pour l’exploration spatiale est évidente ». Il s’agirait, même en marge de vols habités, de susciter l’intérêt d’une nouvelle génération pour l’espace. La perspective d’élargir les possibilités de l’être humain en matière d’exploration du système solaire provoquerait un engouement supplémentaire du public. Sans parler des retombées sur l’enseignement en matière de connaissance de l’environnement céleste de la Terre. Le KIIS conclue son plaidoyer par une considération plus politique. Pour lui, Apollo était fondé sur la logique de la guerre froide et, depuis, une inspiration dépassant les clivages géopolitiques a manqué aux entreprises spatiales.

Outre l’exploit technique, le projet de capture d’un astéroïde a donc pour objectif de relancer l’intérêt du public pour l’exploration spatiale. En creux, cette analyse, même si elle a été publiée avant l’atterrissage de Curiosity sur Mars, admet que les missions robotisées sur des planètes lointaines ne n’atteignent pas cet objectif. De fait, la maigre moisson de nouvelles informations sur l’éventuelle vie ayant existé sur la planète rouge n’est pas la seule explication à la passion modérée que suscite cette mission. Peut-être parce que cela fait des années que les prédécesseurs de Curiosity, les robots Spirit et Opportunity arpentent Mars et nous envoient des images.

En revanche, le public s’est passionné pour l’impact aussi spectaculaire qu’imprévu de l’astéroïde qui s’est écrasé en Russie le 15 février 2013, le jour même où un autre astéroïde, 2012 DA14, frôlait la Terre. Après la crainte de fin du monde en 2012, de tels événements nous concernent plus directement que ce que l’on peut trouver sur Mars. L’avantage d’une mission ACR serait d’associer la proximité, l’espoir d’une solution pour dévier les astéroïdes et la perspective d’une plus grande autonomie de l’homme dans l’espace. Même robotisée, une telle capture marquerait l’histoire. Et Bruce Willis ne mourrait pas à la fin.

M.A.