Trou de serrure gravitationnel
Un trou de serrure gravitationnel (ou trou de serrure de résonance) est, en mécanique spatiale, une petite région de l'espace où la trajectoire d'un astéroïde lors d'un survol planétaire peut être modifiée au point d'entrer en collision avec la planète lors d'un prochain passage.
Description du concept
[modifier | modifier le code]Si un astéroïde traverse cette région lors d’une rencontre rapprochée, l’effet gravitationnel du survol modifie sa trajectoire de telle sorte qu’il reviendra ultérieurement sur une orbite menant à un impact avec la planète (souvent après un retour résonant ). Le terme a été popularisé dans les travaux de dynamique des géocroiseurs à la fin des années 1990 et au début des années 2000[1],[2]. Le CNEOS en donne une définition succincte : « région généralement étroite du b-plane pré-impact dont l’effet gravitationnel place l’astéroïde sur une trajectoire menant à un impact futur »[3].
Les trous de serrure gravitationnels sont importants pour l’évaluation du risque d’impact : leur position et leur largeur sur le b-plane résultent de la dynamique du survol, tandis que la probabilité d’impact s’obtient en combinant cette largeur avec la distribution d’incertitude de l’orbite projetée sur ce plan[4],[5].
Incertitudes des calculs de trajectoires
[modifier | modifier le code]Les trajectoires d’astéroïdes ne sont calculables qu'avec un horizon temporel de l'ordre de quelques années à un siècle, car leurs paramètres orbitaux sont affectés par :
- les effets gravitationnels des corps plus massifs du Système solaire (planètes, planètes naines) ;
- des incertitudes observationnelles (astrométrie optique et radar) et de modélisation (projection de l’ellipsoïde d’incertitude sur le b-plane via les coordonnées (ξ, ζ))[1] ;
- des forces non gravitationnelles, notamment l’effet Yarkovsky (ré-émission thermique anisotrope) qui, intégré sur des décennies, décale sensiblement la position d’un astéroïde ;
- d’autres petites perturbations (relativistes, pression de radiation, poussière interplanétaire)[6].
En raison de ces perturbations, les méthodes actuelles de prédiction d'impact évaluent une distribution de probabilité de la position de l’astéroïde au moment d'un rapprochement avec la Terre.
La théorie analytique des retours résonants relie directement ces incertitudes à la cartographie des trous de serrure sur le b-plane d'une première rencontre : seules de fines bandes (parfois de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de mètres) correspondent à des retours ultérieurs menant à un impact[2].
Exemples d’astéroïdes concernés
[modifier | modifier le code]Apophis
[modifier | modifier le code]Au milieu des années 2000, l’astéroïde (99942) Apophis a brièvement suscité l’attention du fait d’éventuels trous de serrure associés au survol de 2029 pouvant conduire à des impacts ultérieurs (notamment évoqués pour 2036), avec des largeurs caractéristiques d’à peine 600 m pour certains scénarios[7],[8].
Les observations radar et optiques accumulées depuis ont drastiquement réduit les incertitudes orbitales. En , à la suite d’une campagne radar, la NASA a annoncé qu’Apophis ne présente aucun risque d’impact pendant au moins 100 ans[9]. Les possibles trous de serrure envisagés au début de son suivi ne sont donc plus pertinents pour le XXIe siècle.
Bénou
[modifier | modifier le code]En , l’astéroïde Bénou passera à l’intérieur de l'orbite lunaire ; ce survol dispersera fortement ses orbites futures potentielles et génèrera de nombreux trous de serrure pour les rapprochements entre 2175 et 2196[5],[6]. Grâce aux mesures de la mission OSIRIS-REx, l’incertitude sur l’orbite et les effets non gravitationnels ont été significativement réduits, permettant d’estimer une probabilité d’impact cumulée de l’ordre de 0,057 % d’ici 2300 et d’identifier le comme date la plus contributive (probabilité ~0,037 %), tout en rappelant que le passage de 2135 ne présente pas de danger en lui-même[10].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- (en) Andrea Milani, Steven R. Chesley, Paul W. Chodas et Giovanni B. Valsecchi, « Asteroid Close Approaches: Analysis and Potential Impact Detection », Asteroids III, Tucson, University of Arizona Press, , p. 55–69 (lire en ligne [PDF])
- (en) G. B. Valsecchi, A. Milani, G. F. Gronchi et S. R. Chesley, « Resonant returns to close approaches: Analytical theory », Astronomy & Astrophysics, vol. 408, , p. 1179–1196 (DOI 10.1051/0004-6361:20031039, lire en ligne [PDF])
- ↑ (en) « Glossary – Keyhole », sur CNEOS (consulté le )
- ↑ (en) S. R. Chesley, P. W. Chodas, A. Milani et D. K. Yeomans, « Quantifying the Risk Posed by Potential Earth Impacts », Icarus, vol. 159, no 2, , p. 423–432 (DOI 10.1006/icar.2002.6910, lire en ligne)
- (en) S. R. Chesley, D. Farnocchia, M. C. Nolan, D. Vokrouhlický et P. W. Chodas, « Orbit and bulk density of the OSIRIS-REx target asteroid (101955) Bennu », Icarus, vol. 235, , p. 5–22 (DOI 10.1016/j.icarus.2014.02.020, lire en ligne [PDF])
- (en) D. Farnocchia, S. R. Chesley et et al., « Ephemeris and hazard assessment for near-Earth asteroid (101955) Bennu based on OSIRIS-REx data », Icarus, vol. 369, (DOI 10.1016/j.icarus.2021.114594, lire en ligne)
- ↑ (en) « Protecting Earth from Asteroids – PDC 2009 Proceedings » [PDF], sur NASA/JPL, (consulté le ), p. 45–47 (carte des keyholes Apophis)
- ↑ (en) D. Bancelin, F. Colas, W. Thuillot et M. Assafin, « Asteroid (99942) Apophis: new predictions of Earth encounters for this potentially hazardous asteroid », Astronomy & Astrophysics, vol. 544, , A15 (DOI 10.1051/0004-6361/201117981, lire en ligne [PDF])
- ↑ (en) « Earth Is Safe From Asteroid Apophis for 100-Plus Years », sur NASA/JPL, (consulté le )
- ↑ (en) « NASA Spacecraft Provides Insight into Asteroid Bennu’s Future Orbit », sur OSIRIS-REx Mission (University of Arizona), (consulté le )
Liens externes
[modifier | modifier le code]- (en) « Glossary – Keyhole », sur CNEOS
- (en) « Predicting Apophis’ Earth Encounters », sur NASA/JPL
- « Apophis va-t-il percuter la Terre en 2036 ? », sur bouillonsdecultures.blogspot.com
