Si un astéroïde dangereux se dirigeait vers la Terre, l’une des défenses possibles consisterait en une détonation nucléaire destinée à bombarder l’un de ses flancs de rayons X afin de l’écarter de sa trajectoire. Mais de nouvelles simulations suggèrent que, pour un astéroïde bosselé et irrégulier, l’endroit exact où ces rayons X frappent pourrait faire une énorme différence.
Dans une étude publiée dans Icarus, des chercheurs ont constaté qu’irradier différents flancs du même astéroïde simulé modifiait la quantité de mouvement transmise par l’explosion ainsi que la rotation induite. Dans un cas, la vitesse de déviation — la variation de sa vitesse linéaire après la salve simulée de rayons X — était de 3,9 millimètres par seconde sous un angle, mais de seulement 0,8 millimètre par seconde sous un autre : une différence de près d’un facteur cinq.
« Nous nous attendions à ce que la visée compte », a déclaré Nathan Moore, physicien aux Sandia National Laboratories qui a dirigé la recherche. « Ce qui nous a surpris, c’est à quel point. »
Pour un autre astéroïde, la modification de sa vitesse de rotation après les déviations — la vitesse à laquelle il tournait — variait d’un facteur 17.
Ces résultats soulignent que, dans une véritable tentative d’utiliser une explosion nucléaire pour dévier un astéroïde, connaître la forme de l’objet et choisir le bon flanc à cibler pourrait s’avérer crucial.
La recherche a été financée par le programme Laboratory Directed Research and Development de Sandia.
Fini les sphères
Pour obtenir leurs données, Moore et ses collègues ont créé le modèle de déviation d’astéroïdes le plus précis à ce jour. La plupart des modèles précédents simplifiaient ce problème extrêmement compliqué en choisissant entre des formes d’astéroïdes réalistes et des mathématiques de haute fidélité. L’équipe de Moore a créé un modèle qui inclut les deux.
Les nouvelles simulations offrent le regard le plus détaillé à ce jour sur le problème de la déviation des astéroïdes.
« Notre nouvel algorithme est plus de 1 600 fois plus rapide, ce qui a été essentiel pour cette percée », a déclaré Moore. « Avec les anciens modèles, les ordinateurs ne pouvaient tout simplement pas y faire face. »
Moore étudie la question de la modélisation précise depuis qu’une expérience menée sur la machine Z de Sandia a montré pour la première fois que des rayons X pouvaient dévier un petit morceau de matériau d’astéroïde.
« J’ai commencé à me demander comment mettre le calcul à l’échelle pour prédire plus précisément la déviation d’un astéroïde à taille réelle. »
La plupart des chercheurs modélisaient les astéroïdes comme des sphères, a-t-il dit. Cela facilitait les calculs. Mais les astéroïdes sphériques n’existent pas.
« On peut faire des estimations ainsi, mais les astéroïdes se présentent sous toutes sortes de formes étranges et bosselées », a-t-il dit. « C’est là que j’ai mis la main sur des travaux qu’un de mes collègues menait sur le dégazage d’objets dans l’espace. Je pense que nous avons eu un déclic quand nous avons réalisé que nous pouvions faire cela. Fini les sphères. Nous serions capables de modéliser la déviation pour n’importe quel astéroïde. »
Il a emprunté des codes de haute fidélité utilisés à Sandia pour divers problèmes et les a combinés pour travailler sur les astéroïdes.
« Le code ALEGRA est normalement utilisé pour modéliser des expériences rapides à haute énergie, comme l’implosion magnétique de fils sur la machine Z, tandis que SPARTA, un code de simulation directe de Monte Carlo, sert généralement à modéliser des forces comparativement faibles et à évolution lente, comme la traînée exercée par le vent solaire sur un satellite », a expliqué Moore.
« L’innovation clé ici a consisté à trouver comment combiner les deux approches de simulation. »
Des simulations pour un avenir plus sûr
Les simulations permettent aux chercheurs de modéliser un astéroïde à partir d’images 3D haute résolution obtenues lors de survols par des engins spatiaux, puis de simuler les effets d’une salve de rayons X tout en ajustant la taille et la distance de l’explosion, ainsi que le flanc irradié.
Le code génère une carte thermique montrant quelle proportion de chaque partie de la surface est vaporisée. À partir de là, le programme calcule l’intensité avec laquelle l’astéroïde serait poussé, la vitesse à laquelle il tournerait et l’ampleur à laquelle la surface pourrait se fracturer.
Ce dernier point est important car l’objectif serait de pousser l’astéroïde, pas de le briser en morceaux plus petits mais potentiellement toujours mortels.
« Pour l’instant, notre modèle informatique ne prend en compte que la fragmentation des roches en surface. Nous ne pouvons pas encore prédire avec précision la fragmentation de l’ensemble du corps de l’astéroïde », a dit Moore.
Y parvenir exigera davantage de recherches et d’investissements dans des outils de modélisation encore meilleurs. Une explosion de rayons X aurait de nombreux effets sur un astéroïde, et ces effets pourraient interagir entre eux. Cela rend incroyablement compliqué le calcul exhaustif de ce qui se passera réellement dans une situation de défense planétaire, mais c’est précisément ce que tentent d’accomplir des scientifiques comme Moore.
Bien que cela reste une entreprise pour l’avenir, ces derniers résultats ont des implications majeures si l’humanité devait un jour dévier un astéroïde.
« Notre étude montre à quel point il est important de viser avec soin », a dit Moore. « Choisissez le bon flanc et vous gagnez. Devinez mal et la journée risque d’être mauvaise. »
Le travail de son équipe fournit un outil pour planifier et maximiser les chances de succès. En théorie, on pourrait téléverser les informations sur l’astéroïde, calculer la puissance explosive optimale, la distance et la direction de l’explosion pour sauver la Terre, puis passer à l’exécution.
Il existe des limites. La simulation nécessite des données assez précises sur la forme de l’astéroïde sous tous ses angles, et les humains pourraient manquer de temps pour obtenir ces informations. Placer un explosif à la distance idéale du bon flanc d’un astéroïde tandis qu’il traverse l’espace en hurlant silencieusement serait également délicat.
Reste que cette recherche réduit la part de conjecture pour éviter la fin du monde. Et cela, a dit Moore, est très encourageant.
Article : Efficient computation of vapor ejecta over asteroid geometries during pulsed energy deflection – Journal : Icarus – DOI : Lien vers l’étude
Source : DOE/Sandia National Laboratories
