Psyche : la NASA part étudier l'astéroïde le plus métal !

Eric Bottlaender
Spécialiste espace
12 octobre 2023 à 07h00
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Vue d'artiste de la mission Psyche s'approchant de l'astéroïde du même nom © NASA
Vue d'artiste de la mission Psyche s'approchant de l'astéroïde du même nom © NASA

Après un développement difficile, la sonde spatiale Psyche décolle ce 13 octobre 2023 en direction de l'astéroïde du même nom. Un voyage de 3,5 milliards de kilomètres pour une rencontre en 2029 avec ce qui fut probablement le « cœur inachevé » d'une planète. L'astéroïde métallique livrera-t-il ses secrets ?

Pour bien comprendre les débuts de notre Système solaire et la formation des planètes rocheuses en général, de nombreux indices sont issus des explorations de ces dernières décennies. Celles-ci se sont faites autour de la Terre, de Mercure, de Vénus, de Mars, mais aussi autour des astéroïdes et des planètes mineures.

La mission Dawn, qui a visité la protoplanète Vesta avant d'aller en orbite de Ceres il y a moins de dix ans, a apporté beaucoup de réponses…

Pourquoi Psyche ?

Les équipes scientifiques manquent encore de données, et l'astéroïde 16 Psyche est l'un des plus intéressants pour mieux comprendre la formation de planètes rocheuses. C'est l'un des plus grands (278 x 232 x 164 kilomètres environ), des plus lourds, et tout porte à croire que sa composition est très riche en métal.

S'agit-il d'un ancien cœur ou d'un morceau du cœur métallique d'une planète aujourd'hui disparue ? De quoi est-il composé exactement ? Était-il un jour du métal en fusion, a-t-il subi des impacts ? Quelle est son influence magnétique, et comment a-t-il évolué ces derniers milliards d'années ? Au-delà de quelques articles sensationnalistes sur sa prétendue valeur (aussi inutiles que contre-productifs et mal sourcés), on ne connaît grosso modo que sa forme et sa couleur qui tire sur le rouge. Mais tout cela va changer grâce à la mission Psyche.

La sonde spatiale Psyche, sans ses panneaux solaires © NASA JPL / Wesley Kuykendall
La sonde spatiale Psyche, sans ses panneaux solaires © NASA JPL / Wesley Kuykendall

Vers Psyche en sonde électrique

La NASA s'est en effet décidée en 2017 pour deux missions explorant des astéroïdes particuliers. La mission Lucy est déjà partie l'an dernier pour aller visiter les astéroïdes troyens et grecs de Jupiter, tandis que Psyche va partir pour visiter ce potentiel ancien « cœur de planète ». La sonde pèse 2,6 tonnes au décollage, et pour l'œil non averti, elle ressemble à un satellite classique. Néanmoins, il ne faut pas s'y tromper.

D'abord, elle dispose d'une très grande surface de panneaux solaires, pour deux raisons. La première, c'est qu'il lui faudra opérer sur une orbite distante du Soleil, entre Mars et Jupiter, durant plusieurs années. Ensuite, il faut considérer sa propulsion. Psyche utilisera quatre moteurs électriques-ioniques (à effet Hall), à faible poussée, mais très efficaces, pour se propulser jusqu'à l'astéroïde qu'elle va étudier ensuite durant deux ans.

Sans cela, il lui aurait fallu une taille et une masse bien plus imposante (probablement autour de 5 à 6 tonnes) pour emporter le carburant nécessaire ! Reste que la sonde Psyche embarque 922 kilos de Xenon, quasiment un record.

Ironiquement, les propulseurs à effet Hall de la mission Psyche ont fait polémique, c'est une entreprise russe (Fakel) qui domine le marché et a livré le matériel © NASA
Ironiquement, les propulseurs à effet Hall de la mission Psyche ont fait polémique, c'est une entreprise russe (Fakel) qui domine le marché et a livré le matériel © NASA

C'est pour la science !

Côté instruments scientifiques, ce n'est pas une mission incroyablement bien dotée, mais les équipes du JPL (Jet Propulsion Laboratory, en Californie) ont utilisé des matériels éprouvés et très bien documentés. Côté image, on retrouve donc, en plus des caméras de navigation, un capteur optique multispectral qui sera capable d'étudier les matériaux à la surface.

Pour étudier les propriétés métalliques et le champ magnétique, un magnétomètre est également de la partie, et pour la composition, un spectromètre gamma et neutron. Comme pour une majorité des autres missions planétaires, les communications en bande X avec la sonde serviront également à cartographier (avec de minuscules changements) le champ magnétique de Psyche et sa structure interne.

Enfin, ce n'est pas une expérience consacrée à l'étude des astéroïdes, mais la sonde Psyche possède un équipement pour l'instant rarissime de communication infrarouge laser avec la Terre. Il s'agit surtout d'une démonstration technologique, qui devrait durer seulement 2 ans après le décollage, mais la NASA compte dessus pour équiper ses futures missions. Les débits, notamment pour le transfert de grandes quantités de données (images, relevés, etc.) vers la Terre sont censés décupler les capacités limitées du DSN (Deep Space Network), le réseau des grandes antennes de l'agence américaine.

Le matériel de communication laser de la sonde Psyche, en test dans les laboratoires du JPL © NASA / JPL-Caltech
Le matériel de communication laser de la sonde Psyche, en test dans les laboratoires du JPL © NASA / JPL-Caltech

Les premières minutes de voyage sont les plus longues

Même si le trajet de Psyche doit durer environ 6 ans, il est nécessaire pour l'envoyer avec une bonne impulsion loin de l'orbite terrestre de lui fournir l'un des plus puissants lanceurs en activité au monde actuellement, le Falcon Heavy de SpaceX. Avec ses 27 moteurs et ses 3 boosters, la fusée est très facilement reconnaissable, d'autant que SpaceX et la NASA vont diffuser le décollage en direct avec une couverture sur X.com (Twitter), mais aussi sur la chaîne YouTube de l'agence américaine.

Le T-0 est prévu à 16 h 19 (heure de Paris) si la météo se maintient, et le tir est à ne pas manquer ! Dans les heures suivant le lancement, il faudra guetter l'annonce de l'extension correcte des deux panneaux solaires (sans lesquels la mission ne pourra pas prendre place). Après quoi, les équipes de la NASA et du JPL entreront dans une phase de vérification des différents systèmes de bord et des instruments avant de les mettre en sommeil.

Vers un astéroïde bien mystérieux

En effet, à part les communications et la propulsion (la technologie électrique-ionique nécessite de très longues impulsions continues) ainsi que les tests d'envoi de données par laser, la sonde Psyche aura un voyage sans véritable rencontre jusqu'à mai 2026. À cette date, elle survolera Mars pour une assistance gravitationnelle qui lui fera gagner plusieurs dizaines de kilogrammes de carburant, et elle commencera à se rapprocher de Psyche.

Il faudra encore attendre le printemps 2029 pour obtenir des clichés dépassant les résolutions des meilleurs télescopes disponibles aujourd'hui. Psyche (la sonde) rencontrera Psyche (l'astéroïde) pour entrer en orbite en août 2029. La NASA a déjà prévu plusieurs phases d'exploration et différentes orbites pour pouvoir s'approcher de Psyche en toute prudence avant un dernier freinage pour entrer en orbite, lorsqu'il sera certain par exemple qu'il n'a pas de petite lune, ou qu'il ne voyage pas avec un petit nuage de poussière ou de particules. L'astéroïde représente à lui seul 1 % de la masse totale de la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter.

Les meilleures images (optique/visible) de Psyche en 2023 © ESO
Les meilleures images (optique/visible) de Psyche en 2023 © ESO

Au cours des deux années qui vont suivre jusqu'en 2031, les images devraient être tout à fait remarquables, de même que les données qui vont nous parvenir. Deux ans en opération (s'il n'y a pas d'extension de mission, ce qui est courant), c'est assez pour faire varier le programme des orbites et des survols en fonction des premiers relevés de surface, et pour mettre l'accent sur les surprises que ce véhicule va forcément soulever.

Plus la fin de mission approchera, plus l'agence américaine pourra se permettre de l'audace, en particulier pour identifier les différents composants de Psyche et sa structure interne. Un petit monde dont pour l'instant, on ne connaît rien…

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Commentaires (8)

gothax
Merci Éric<br /> Rdv en 2029 dans ces colonnes pour lire ta chronique sur les résultats et premières images ?
GRITI
Comme toujours, un article détaillé et instructif !<br /> Merci Eric.
ebottlaender
Le présent est déjà pas facile à lire, alors l’avenir…<br /> Je suis certain de suivre ça avec la même passion en tout cas !
Caramel34
On a plus qu’à prendre notre mal en patience, merci pour l’article
nicgrover
Je croise les doigts pour être encore de ce monde en 2029 et regarder dans ce miroir du temps.<br /> Merci M Eric pour cet article qui fait rêver.
Serrepipe
Merci Eric ! Toujours un plaisir de te lire !
Pck
Superbe et captivant article comme habituellement !<br /> Décollage reporté à demain vendredi (13) cause météo …<br /> Quel merveilleux coup de hasard si la sonde Psyche croisait le Roadster d’Elon, au niveau de l’orbite solaire de Mars; ainsi, si elle se trouvait un peu p’Hall, elle pourrait lui demander où se trouve le chargeur Tesla le plus proche …
Pck
Décollage à l’heure =&gt; Super vidéo sur le site de la NASA !
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