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Rapid Apophis Mission for Space Safety

Mission spatiale nippo-européenne d'étude de l'astéroïde géocroiseur Apophis (2029)
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Pour les articles homonymes, voir RAMSES.

Rapid Apophis Mission for Space Safety, plus communément désignée par son acronyme RAMSES, est une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne et de l'agence spatiale japonaise dont l'objectif est d'effectuer un rendez-vous avec l'astéroïde géocroiseur (99942) Apophis qui passera à 32 000 kilomètres (0,08 distance lunaire) de la surface de la Terre le . L'engin spatial, qui se placera à proximité de l'astéroïde deux mois avant son passage le plus proche de la Terre et restera près de celui-ci jusqu'en , doit étudier les modifications induites par les forces de marée que subira l'astéroïde lors de ce passage, lesquelles affecteront la rotation et l'orientation d'Apophis et pourraient produire des mouvements de surface et internes. La mission contribuera à déterminer la réponse d'un astéroïde soumis à des forces extérieures et fournira des informations sur sa composition, sa structure interne, sa cohésion, sa masse, sa densité et sa porosité.

Données générales
Organisation Drapeau de l’Union européenne Agence spatiale européenne Drapeau du Japon Agence spatiale japonaise
Constructeur Drapeau de l'Italie OHB Italie
Domaine Étude de l'astéroïde géocroiseur (99942) Apophis
Type de mission Orbiteur
Statut En développement
Autres noms Rapid Apophis Mission for Space Safety
Lancement vers 2028
Lanceur H3
Insertion en orbite 2029
Site ramsesmission.space
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 1 245 kg
Ergols MON/ Méthylhydrazine
Δv 1 650 m/s
Contrôle d'attitude stabilisé 3 axes
Source d'énergie Panneaux solaires
Puissance électrique 1 192 W
Principaux instruments
AFC Imageur
CHANCES Imageur
HAMLET Caméra hyperspectrale
PALT Lidar
RPS Spectromètre à plasma
TIRI Imageur infrarouge
x (CubeSat) Radar
VISTA (CubeSat) Thermogravimètre
MARIE (CubeSat) Magnétomètre
SIA (CubeSat) Sismomètre

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Deux autres missions spatiales doivent participer à cette campagne d'observation. L'Agence spatiale japonaise étudie la possibilité d'un passage en éclaireur de DESTINY+ devant Apophis, cette sonde ayant pour objectif final l'astéroïde (3200) Phaéton, et qui serait dans ce cas lancée en même temps que RAMSES, à bord du H3 et depuis le Centre spatial de Tanegashima. D'autre part, l'agence spatiale américaine, la NASA, a prévu également d'étudier Apophis avec la mission OSIRIS-APEX qui n'est autre que la sonde spatiale OSIRIS-REx dont la mission principale a été achevée et qui a été prolongée pour permettre le survol d'Apophis en 2029 ; mais celle-ci n'approchera l'astéroïde que quelques semaines après le passage le plus proche de la Terre et se consacrera à l'étude des conséquences sur le long terme du survol de la Terre par le géocroiseur.

Contexte

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Prise en compte de la menace des objets géocroiseurs

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Article connexe : Défense planétaire.

Le risque d'impact d'un objet géocroiseur (astéroïde ou comète) avec la Terre est une menace qui est prise en considération depuis les années 1990. Les États-Unis d'abord puis l'Union européenne et enfin la Chine ont mis en place des programmes de défense planétaire. Ceux-ci portent principalement sur le recensement des corps célestes d'une certaine taille susceptible d'impacter la Terre ainsi que sur les techniques permettant de les dévier de leur trajectoire. La NASA a testé une méthode de déviation d'un objet géocroiseur par impact (mission DART)[1] dont le résultat sera mesuré en détail par la mission Hera de l'Agence spatiale européenne[2] lancée le depuis Cap Canaveral.

Astéroïde Apophis

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Article détaillé : (99942) Apophis.
Passage d'Apophis : L'approche de 99942 Apophis (auparavant provisoirement désigné 2004 MN4) près de la Terre et de la Lune le vendredi 13 avril 2029. La petite barre blanche indique l'incertitude dans la gamme des positions possibles.
Passage d'Apophis : L'approche de 99942 Apophis (auparavant provisoirement désigné 2004 MN4) près de la Terre et de la Lune le 13 avril 2029. La petite barre blanche indique l'incertitude dans la gamme des positions possibles.
Animation montrant le déroulement prévu du transit de RAMSES entre la Terre et 99942 Apophis.

L'astéroïde Apophis d'un diamètre de 375 mètres est l'objet géocroiseur le plus menaçant connu à ce jour compte tenu de son orbite qui frôle périodiquement la Terre et de sa taille qui en cas d'impact pourrait causer des dégâts catastrophiques. Le , Apophis passera à seulement 32 000 kilomètres de la Terre et sera visible à l'œil nu par plus de 2 milliards de personnes dans le ciel nocturne de la plus grande partie de l'Europe et de l'Afrique ainsi que dans certaines parties de l'Asie. Les astronomes ont calculé qu'un passage à aussi faible distance d'un objet de cette taille ne se produisait qu'une fois tous les 5 000 à 10 000 ans[3].

Le survol de la Terre par Apophis : une opportunité unique

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L'étude détaillée des objets géocroiseurs nécessite habituellement de lancer une sonde spatiale sur une longue trajectoire et d'organiser un rendez-vous à grande distance de la Terre. Le survol de la Terre par Apophis offre une opportunité unique d'étude à faible distance de notre planète. Apophis est par ailleurs représentatif par sa taille de la catégorie d'objets géocroiseurs dont l'impact doit être à tout prix évité. Enfin, les transformations subie par l'astéroïde et provoquées par les forces de marée générées par la Terre lors du survol donneront des informations précieuses (cohésion de l'astéroïde, etc.) pour la conception d'une mission destinée à détourner un astéroïde géocroiseur (par exemple par impact)[4].

Historique du projet

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Dans la perspective du survol de la Terre par Apophis deux études sont financées en 2023-2024 par l'Agence spatiale européenne. La mission Satis repose sur la mise en œuvre d'un CubeSat 12U. La mission RAMSES, acronyme de Rapid Apophis Mission for SpacE Safety (en français mission rapide Apophis pour la sécurité spatiale), est une mission plus ambitieuse qui utilise un engin dérivé de la sonde spatiale européenne Hera (lancée le ) pour gérer les contraintes de délai en minimisant les nouveaux développements. Compte tenu de la nécessité de lancer la mission dès 2028 des fonds sont débloqués en sans attendre la validation par le conseil européen dans le but de détailler la mission RAMSES et notamment de lancer la phase de préparation[5]. Le , lors du Congrès international d'astronautique qui a lieu à Milan, l'Agence spatiale européenne signe un contrat industriel avec OHB Italy SpA pour commencer le développement. Les panneaux solaires seront fournis par l'agence spatiale japonaise[6]. Lors du Conseil des ministres 2025 de Brême le , les représentants des pays membres de l'ESA donnent leur feu vert au développement de la mission RAMSES. L'objectif est de préparer l'Europe à faire face à des astéroïdes potentiellement dangereux car Apophis ne présente aucun danger lors de ses prochains passages à proximité de la Terre[7].

Caractéristiques techniques de la sonde

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Les caractéristiques de la sonde spatiale RAMSES dérivent directement de celles de la sonde spatiale européenne Hera, qui a été lancée le . Sa plateforme s'en différencie par des panneaux solaires plus petits et des résistances chauffantes moins puissantes (la sonde spatiale reste plus près du Soleil que Hera), une antenne parabolique plus petite (RAMSES sera plus proche de la Terre durant les phases les plus importantes de la mission), mais nécessitera un delta-v de sa propulsion plus important (> 1 560 m/s) ou une masse à vide plus faible[8],[9],[4].

CubeSats

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Comme Hera, la sonde spatiale emporte deux CubeSats 6U qui seront largués à proximité d'Apophis et utiliseront RAMSES comme relais de télécommunications :

  • Le CubeSat Don Quijote tentera de se poser à la surface d'Apophis avant le survol de la Terre. Il doit fournir des images à haute résolution de sa surface et sonder l'intérieur de l'astéroïde à l'aide d'un sismomètre SIA fourni par l'ISAE-Supaéro et du gravitomètre MARIE (Magnetosphere-induced Apophis Response Investigation Experiment) développé par l'Allemagne qui doit analyser les interactions entre Apophis et le champ magnétique de la Terre[10]. Le CubeSAt est développé par la société italienne Tyvak International.
  • Le CubeSat Farinella (du nom du planétologue italien Paolo Farinella) emporte un radar basse fréquence de même type que celui embarqué par le Cubesat Juventas de la mission Hera. Cet instrument est développé par l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique (Grenoble). Il effectuera des sondages de la structure interne de l'astéroïde. Le CubeSat emporte également VISTA (Volatile In-Situ Thermogravimeter Analyser) qui doit analyser les particules de poussière et les volatiles dans le but d'étudier les différents événements soulevant des matériaux de la surface tels que les forces de marée, la rotation de l'astéroïde, les impacts de micrométéorites ainsi que les manœuvres de l'engin spatial. Le CubeSAt est développé par la société espagnole Emxys.

Instruments scientifiques de la sonde spatiale principale

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La charge utile de la sonde spatiale principale comprend :

  • les deux caméras AFC (Asteroid Framing Camera) pour réaliser une carte globale d'Apophis avec une relative faible résolution spatiale. Elles sont fournie par la société allemande Jena-Optronik[11].
  • la caméra couleurs équipée d'un téléobjectif CHANCES (Color High-resolution Apophis Narrow-angle CamEra System) développée par l'Université de Berne avec des contributions importantes des laboratoires français. CHANCES doit mesurer la réflectance de la surface dans différentes longueurs d'ondes pour en déterminer les propriétés physiques et la composition minéralogique. Son rôle est de mesurer les changements subtils générés par le champ gravitationnel de la Terre lors de son survol[12].
  • La caméra hyperspectrale HAMLET (HyperScout for Apophis Multispectral Exploration and Taxonomy) fournie par l'Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali de Rome et l'Observatoire astronomique de Capodimonte de Naples. Il fournit les caractéristiques détaillées de la surface (composition minéralogique et éléments) en observant deux bandes spactrales (650-960 nm et 960-1 500 nm). L'instrument est basé sur HyperScout-H embarqué sur Hera[13].
  • le lidar PALT (Planetary ALTimeter) doit mesurer la distance entre l'engin spatial et l'astéroïde en utilisant un laser fonctionnant sur une longueur d'ondes de 1,5 µm. Sa précision est de 0,5 mètre. Il sera utilisé pour répondre à la fois à des besoins scientifiques et de navigation.
  • Le spectromètre à particules chargées électriquement RPS (RAMSES Plasma Spectrometer) qui doit étudier le plasma situé à proximité d'Apophis en particulier lorsque Apophis traversera les ceintures de radiation externes de la Terre ainsi que ses interactions avec la surface de l'astéroïde. Il pourrait également détecter le soulèvement du régolithe de la surface. RPS est basé sur un modèle de rechange de l'instrument Jovian Electron and Ion Sensor embarqué sur la sonde spatiale européenne JUICE et il est développé par l'institut Max Planck (Göttingen, Allemagne)[10].
  • la imageur thermique infrarouge TIRI (Thermal Infra Red Imager) fournie par la JAXA. Cet instrument mesure les propriétés thermophysiques et la composition de la surface de l'astéroïde. Pour ce faire il analyse une large bande spectrale (8 à 14 µm) pour obtenir une image thermographique et six bandes spectrales étroites situées dans cette même bande pour identifier la composition du sol. L'instrument est le successeur d'un instrument embarqué sur Hayabusa 2.
  • l'expérience de radio science RSE (Radio Science Experiments) doit contribuer à la mesure de la masse, du champ gravitationnel et de la rotation de l'astéroïde. RSE combine les données fournies par la navigation optique et les liaisons radio entre RAMSES et la Terre d'une part et entre RAMSES et les deux CubeSats d'autre part[14].

Déroulement de la mission

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L'orbite d'Apophis déviée par la gravité terrestre - visualisation réalisée par le « NEO Toolkit » de l'ESA.
L'orbite d'Apophis déviée par la gravité terrestre - visualisation réalisée par le « NEO Toolkit » de l'ESA.

Pour remplir ses objectifs, la sonde spatiale RAMSES doit rejoindre l'astéroïde deux mois avant son survol de la Terre qui aura lieu le . Pour y parvenir, RAMSES doit être lancé par une fusée Ariane 6 ou un autre lanceur durant une fenêtre de lancement d'une durée de trois semaines qui s'ouvre le . Si le développement de l'engin spatial prend du retard et qu'il n'est pas prêt à temps, il serait envoyé vers un autre astéroïde comme 2011 CG2. Dans le cas contraire, après un transit de dix mois, RAMSES se positionnera à proximité d'Apophis au plus tard le et débutera sa campagne d'observations destinée à mesurer les caractéristiques de l'astéroïde. Dans une première phase, la sonde spatiale circulera en décrivant des arcs hyperboliques à une distance de 20 kilomètres d'Apophis. Dans une deuxième phase la sonde spatiale se maintiendra dans une position fixe en distance et en angle de phase en se rapprochant progressivement de la surface à des distances de 20, 10, 5 et finalement 1 kilomètres. Au plus près, RAMSES produira des images dont la résolution spatiale sera de 10 centimètres. Cette séquence d'observations sera effectuée avant et après le survol de la Terre. Durant la phase de survol de la Terre, une image sera prise toutes les minutes à une distance de 5 kilomètres pour détecter les altérations physiques et dynamiques liées à l'action des forces de marée générées par notre planète[8],[4]. Une transmission en direct au public des images lors du passage est prévue.

Coopération avec la JAXA et la NASA

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Outre la contribution de l'agence japonaise à la mission RAMSES, le , une coopération spatiale internationale a été développée à l'initiative du COSpAR afin de renforcer la coopération et de coordonner la planification et l'approche des missions à l'étude vers l'astéroïde (99942) Apophis par les agences spatiales intéressées[15].

L'agence spatiale américaine, la NASA, a en effet également prévu d'affecter sa sonde spatiale OSIRIS-REx à l'étude d'Apophis en profitant de son passage à proximité de la Terre. La sonde spatiale qui a achevé sa mission primaire en larguant le la capsule contenant les échantillons de sol de l'astéroïde Bénou, a manœuvré peu après cette opération de manière à se placer en orbite autour de l'astéroïde Apophis quelques semaines après son survol de la Terre. Dans le cadre de cette mission secondaire baptisée OSIRIS-APEX, la sonde spatiale doit étudier les caractéristiques de l'astéroïde durant 18 mois. Il est même prévu qu'elle descende jusqu'à la surface de l'astéroïde et qu'elle étudie les caractéristiques du sol en utilisant le souffle de ses moteurs-fusées pour soulever des particules du sol[16],[17].

Lors des trois ateliers Hera, Apophis et RAMSES qui se sont déroulés à l'Université de Tokyo du 7 au , la mission spatiale DESTINY+ de l'agence spatiale japonaise, la JAXA, a été intégré à la coopération spatiale internationale. Cette mission doit être lancée en même temps que la mission RAMSES par une fusée japonaise H3 décollant du Centre spatial de Tanegashima[18],[19].

Le nom de cette coopération des trois agences a également été entérinée par les responsables scientifiques de ces trois missions : AMON-RA+, pour Apophis MONitoring-RamsesApexdestiny[20].

Notes et références

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  1. ↑ (en) « Planetary Defence - Overview », sur NASA (consulté le )
  2. ↑ (en) Patrick Michel, Michael Küppers, Adriano Campo Bagatin et Benoit Carry, « The ESA Hera Mission: Detailed Characterization of the DART Impact Outcome and of the Binary Asteroid (65803) Didymos », The Planetary Science Journal, vol. 3, no 7,‎ , p. 160 (ISSN 2632-3338, DOI 10.3847/PSJ/ac6f52, lire en ligne, consulté le )
  3. ↑ (en) « Introducing Ramses, ESA’s mission to asteroid Apophis », sur Agence spatiale européenne,
  4. 1 2 3 (es) Daniel Marin, « Las sondas OSIRIS-APEX y RAMSES para estudiar el asteroide Apofis », sur Eureka,
  5. ↑ « Une mission à l'assaut d'Apophis », Sciences et Avenir, no Octobre 2024,‎ , p. 11
  6. ↑ (en) « ESA moves forward with Apophis mission preparations », sur www.esa.int (consulté le )
  7. ↑ (en) « Réunis au niveau ministériel, les États membres de l’ESA annoncent des souscriptions d’un montant historique », sur www.esa.int (consulté le )
  8. 1 2 (en) M. Küppers, P. Martino, I. Carnelli et P. Michel « RAapid Apophis mission for space safety (RAMSES) – ESA’s study to rendezvous Apophis during its flyby of earth » () (lire en ligne) [PDF].
    — 55eme Lunar and Planetary Science Conference.
  9. ↑ [vidéo] « ミシェル博士、RAMSESを語る：ニース天文台ミシェル博士とISAS・吉川真の緊急対談 », JAXA相模原チャンネル,‎ , 77:46 min (consulté le )
  10. 1 2 (en) Matthias Noeker, « RAMSES mission: RPS and MARIE to investigate asteroid Apophis' passage through Earth's magnetosphere », sur Blog DLR, DLR,
  11. ↑ (en) Matthias Noeker, « The Asteroid Framing Camera, AFC », DLR (consulté le )
  12. ↑ (en) « CHANCES », Université de Berne (consulté le )
  13. ↑ (en) Ernesto Palomba, « Monitoring surface evolution of Apophis during its 2029 Earth flyby: the role of HAMLET on ESA's Ramses Mission »,
  14. ↑ (en) Riccardo Lasagni Manghi, Marco Zannoni, Edoardo Gramigna, Paolo Tortora, Giacomo Paialunga, Andrea Negri, Giovanni Cucinella, Pier Luigi De Rubeis et Lorenzo Simone, « A Radio Science Experiment for the Ramses Mission to Apophis », X,‎ , p. 1-12 (DOI 10.48550/arXiv.2503.19998, lire en ligne)
  15. ↑ (en-US) « Committee on Space Research (COSPAR) » NASA, ESA, JAXA, ASI, KASA meet during COSPAR 2024 to reinforce cooperation for future missions to Apophis », sur COSPAR website (consulté le )
  16. ↑ (en) Chris Gebhardt, « Lockheed talks OSIRIS-REx success, readiness for APEX mission to Apophis », sur nasaspaceflight.com (consulté le ).
  17. ↑ (en) « NASA gives green light for OSIRIS-REx spacecraft to visit another asteroid », sur OSIRIS-REx, .
  18. ↑ Isabelle, « Des sondes internationales à la rencontre de l’astéroïde Apophis », sur Rêves d'Espace, (consulté le )
  19. ↑ (en-US) Jeff Foust, « Scientists urge NASA to act on Apophis mission concept », SpaceNews,‎ (lire en ligne, consulté le )
  20. ↑ (en-US) « SCHEDULE and MEETING PROGRAMS :: Hera-ApophisT-4-RAMSES », sur www.hera-apophis-ramses-tokyo.org (consulté le )

Voir aussi

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Bibliographie

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  • (en) M. Küppers, P. Martino, I. Carnelli et P. Michel « Rapid Apophis mission for space safety (RAMSES) – ESA’s study to rendezvous Apophis during its flyby of earth » () (lire en ligne, consulté le ) [PDF].
    — 55eme Lunar and Planetary Science Conference.
  • (en) P. Martino, I. Carnelli, M. Küppers, P. Michel et M. Lazzarin, « The ESA RAMSES mission concept: A rendezvous with the asteroid Apophis during its close encounter with Earth in 2029 » () (lire en ligne)
  • (en) « Representatives from NASA, ESA, JAXA, ASI, KASA meet during COSpAR 2024 to reinforce cooperation and coordination for future missions to the asteroid apophis » (lire en ligne) [PDF]

Articles connexes

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Liens externes

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