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Menace astéroïde : un défi pour la coopération internationale

L’on sait depuis quelques décennies que les astéroïdes représentent, à une échéance inconnue mais pas forcément lointaine, une menace existentielle pour l’espèce humaine. Paradoxalement, il faut sans doute considérer cette menace comme une chance de permettre à l’humanité de sortir de l’âge infantile de la guerre et de l’austérité financière, car aucun pays isolé ne pourra faire face à ce problème global. Notre survie passe donc par une coopération nécessaire entre nations.

Ajoutons cependant qu’une telle coopération ne devra pas servir de prétexte pour pousser l’idée d’une nouvelle dictature de type « gouvernement mondial », comme l’ont fait, depuis Bertrand Russell, de nombreux oligarques, écologistes et autres, au nom de la « conservation de l’environnement ».

L’Association des explorateurs de l’espace (Association of space explorers) a créé un Comité sur les objets géocroiseurs présidé par l’ancien astronome d’Apollo 9, Russel Schweickart, et a présenté cette problématique dans un rapport de 2008 intitulé Asteroid threats : a call for a global response. Il nous paraît intéressant de souligner ici les points principaux de ce rapport, qui a l’avantage de poser clairement les problèmes sur lesquels notre société doit réfléchir, bien qu’il soit possible que les recommandations qui en découlent puissent être approfondies ou modifiées par la suite (en particulier précisément pour éviter l’écueil du « gouvernement mondial »).

Selon ce rapport, une défense efficace de la Terre contre les astéroïdes nécessite la mise en place de trois organismes assurant trois fonctions clairement distinctes, mais en étroite collaboration réciproque :

  • la détection et la caractérisation des menaces ;
  • la définition des différentes réponses possibles à chaque menace ;
  • le choix politique de la réponse et sa mise en œuvre.

Les moyens techniques existent déjà, ou sont déjà connus, en principe pour les deux premières fonctions ; la troisième pose des difficultés urgentes et délicates à résoudre.

L’un des principaux nœuds du problème réside dans le fait que la menace que représente tel ou tel astéroïde est presque toujours hypothétique et qu’il faudra prendre des mesures coûteuses, le plus souvent longtemps avant d’avoir la confirmation que le danger est réel. Il faut savoir en effet que dans la zone comprise entre les orbites de Mars et de Vénus, les astéroïdes géocroiseurs ne sont actuellement visibles par nos télescopes, que lorsqu’ils passent à proximité de l’orbite terrestre qu’ils traversent régulièrement (cependant, cela ira mieux lorsqu’on aura installé des moyens d’observation sur Mars et sur l’orbite de Vénus). On ne dispose donc relativement que de peu de temps pour déterminer leurs caractéristiques physiques et celles de leurs trajectoires.

C’est ainsi que lorsqu’un objet est détecté une première fois, on lui attribue une trajectoire avec une certaine incertitude, et lorsque cet objet réapparaît, de nouvelles mesures permettent de réduire cette incertitude et de déterminer la trajectoire plus précisément. On parle donc de probabilité d’impact de l’objet avec la Terre à une certaine date future.

Etant donné que le plus souvent, on ne peut avoir une certitude d’impact qu’à une date trop tardive pour démarrer une campagne visant à dévier l’astéroïde, l’une des questions qui se pose est : à partir de quel seuil de probabilité doit-on décider d’engager des ressources pour contrer la menace ? Et quel type de ressources ?

Autre problème : dans certains cas, l’objet sera détecté trop tard pour qu’on puisse éviter le choc, mais on pourra néanmoins le dévier pour lui faire éviter certaines régions, par exemple celles qui sont les plus peuplées. Comment pourra-t-on alors mener cette opération qui demande une certaine rapidité de décision, et en même temps déterminer le ou les pays qui seront les plus affectés par l’impact, ainsi que celui ou ceux qui mobiliseront leurs ressources pour l’opération ?...

Un exemple concret devrait nous aider à y réfléchir.

 Un cas d’étude : 2011-AG5

Comme son nom l’indique, l’astéroïde 2011-AG5 fut découvert en 2011. Les premières mesures indiquaient qu’il avait une taille approximative de 140 mètres et une probabilité de 1 sur 625 de percuter la Terre en 2040. Il faut savoir qu’un objet trois fois plus petit a percuté la Sibérie à Tunguska en 1908 et a dévasté une zone pouvant englober New York ou San Francisco. Une probabilité de 1 sur 625 ne peut donc pas être considérée ici comme négligeable. Faute de précision supplémentaire, 2011-AG5 constituait donc au moment de sa découverte l’une des plus graves menaces parmi les géocroiseurs connus.

Russel Schweickart présenta alors dans les milieux concernés une analyse préliminaire de la situation, obtenue avec les moyens limités dont il disposait.

L’astéroïde devant réapparaître de nombreuses fois avant 2040, on pouvait estimer, au moment de sa découverte, qu’en septembre 2013 on serait en mesure de confirmer ou d’infirmer la réalité du danger, s’il s’avérait que la réapparition de l’objet en 2012 n’eût pas déjà permis de répondre à cette question. (De fait, l’on sut dès fin 2012 qu’il n’y avait pas de danger pour 2040).

Plus précisément, on supposait en 2011 que 2011-AG5 avait une probabilité de 1 sur 625 de passer en 2023 par un certain point sur la trajectoire de la Terre appelé « trou de serrure gravitationnel ». (C’était cette hypothèse que l’on pensait valider au plus tard en 2013.) Si l’objet devait passer par ce trou de serrure en 2023, alors son impact sur la Terre en 2040 deviendrait quasi certain, à moins qu’un certain événement extérieur ne le fasse dévier de sa trajectoire dans la période 2023-2040.

A partir du moment où la probabilité de 1 sur 625 aurait été confirmée en 2012-2013 (ce qui n’est pas le cas), plusieurs options auraient été techniquement envisageables.

On pourrait décider au plus tard en septembre 2013 de réaliser un « tracteur gravitationnel » et de l’envoyer vers l’astéroïde. Un tracteur gravitationnel est un vaisseau qui navigue à proximité de l’astéroïde et donc qui ralentit ou accélère de manière progressive sa vitesse par gravitation. Quelques mois peuvent suffire pour changer la trajectoire de l’objet. Il a l’avantage d’être peu coûteux et de permettre de contrôler de manière précise la nouvelle trajectoire, mais il a l’inconvénient de la changer lentement et doit être mis en œuvre suffisamment longtemps avant la date prévue de l’impact pour que la mission réussisse. Sachant que la rencontre entre le tracteur et l’astéroïde ne peut avoir lieu n’importe où, n’importe quand, le long de la trajectoire de l’astéroïde, la période 2013-2023 n’est pas une période très longue pour la mise en œuvre d’une telle opération.

A partir de 2023, s’il s’avère finalement que l’objet passe par le trou de serrure, il est trop tard pour lancer une mission de ce type. En effet, après le passage par le trou de serrure, le « delta-V » qu’il faut imprimer à l’astéroïde, c’est-à-dire la quantité d’énergie qu’il faut lui communiquer pour empêcher l’impact de 2040, devient brutalement plus important. De plus ce delta-V augmente encore au fur et à mesure qu’on se rapproche de 2040.

En conséquence, il faut alors lancer une mission de type « impacteur cinétique » qui consiste à percuter l’astéroïde avec un vaisseau suffisamment rapide et suffisamment lourd pour le dévier suffisamment de sa trajectoire. L’avantage de l’impact sur le tractage, est qu’il imprime un delta-V plus important d’un seul coup, mais son inconvénient est qu’il coûte plus de ressources et que la trajectoire de l’astéroïde après le choc est moins facilement contrôlable a priori.

Compte tenu des technologies disponibles, il s’avère que la date la plus tardive pour réaliser un tel impact, se situe vers 2029, ce qui laisse un temps relativement court si l’on attend 2023 pour initier cette mission… à moins que l’on décide d’initier la mission avant 2023, c’est-à-dire avant de savoir si elle sera nécessaire.

A ce sujet, il faut signaler que le calcul de la date 2029 se base sur une première estimation de la taille (et de la masse) de l’astéroïde faite en 2011 : 140 mètres. S’il s’avérait que cette estimation soit au moins inférieure à 25% de la réalité, alors il ne serait peut-être même pas possible d’empêcher la collision de 2040 par un impacteur cinétique lancé après 2023.

Passé 2029, à moins d’utiliser une explosion nucléaire pour dévier l’astéroïde, il faut se préparer à « prendre le coup » en 2040. Il resterait cependant encore la possibilité d’avoir une campagne de déflexion qui, si elle ne permettait pas d’empêcher 2011-AG5 d’atteindre la Terre, pourrait au moins déterminer approximativement l’endroit où cela aurait lieu.

 Réseau d’information, d’analyse et de surveillance (IAWN)

Pour défendre la Terre des astéroïdes, il est nécessaire d’avoir un organisme de référence capable d’organiser la détection de la menace, et de communiquer cette information aux autorités compétentes (au même titre que l’OMS en ce qui concerne les épidémies) pour la mise en place de la réponse – réponse incluant la communication auprès du grand public.

L’Association des explorateurs de l’espace appelle cet organisme le « Réseau d’information, d’analyse et de surveillance » (IAWN pour « Information, Analysis and Warning Network »).

Cette centralisation de la collecte des données et de l’information est indispensable car le nombre de points de surveillance de l’espace est très important sur Terre, incluant les astronomes amateurs, sans compter les observations effectuées depuis l’espace et, espérons-le dans un avenir proche, depuis Mars.

On l’a entrevu dans l’exemple de 2011-AG5, les délais peuvent être très courts pour réagir à la détection d’une menace, et il faut connaître le plus tôt possible les caractéristiques physiques de l’objet et de sa trajectoire de la manière la plus précise possible. Compte tenu de toutes les informations partielles, biaisées ou tout simplement farfelues qu’on peut trouver partout sur Internet, on comprendra sans peine la nécessité d’empêcher ici tout risque de « cacophonie ».

L’une des premières missions de l’IAWN est d’organiser la découverte des astéroïdes. Faute d’avoir déjà une science suffisamment avancée pour connaître les lois qui régissent l’ensemble des astéroïdes, on en est réduit à devoir les découvrir un par un et s’appuyer sur les statistiques pour estimer le nombre de ceux que nous ne connaissons pas encore.

Par exemple, on estime qu’on connaît 90% des plus gros d’entre eux (d’une taille supérieure à 1 km, et capables de provoquer une catastrophe de dimension planétaire). Evidemment plus l’objet est petit, moins il est susceptible de provoquer de dégâts, mais aussi plus il est difficile à détecter. Par ailleurs les objets les plus petits sont aussi les plus nombreux. On estime que ceux qui font moins d’un mètre de diamètre ne sont pas dangereux car ils n’atteignent pas le sol. Le problème le plus ardu se trouve dans les objets de taille moyenne encore inconnus qui sont probablement nombreux et dangereux à la fois, comme par exemple le 2011-AG5.

Signalons ici que non seulement les points d’observation doivent être nombreux, mais qu’il faut également avoir tous les types d’observation possible. Par exemple, une simple observation dans la lumière visible permettra de voir un astéroïde la nuit (c’est-à-dire provenant de la zone entre les trajectoires de Mars et de la Terre) mais pas le jour à cause du Soleil (on rate donc ainsi les objets provenant de la zone intérieure à la trajectoire terrestre). Il faudra donc aussi utiliser des radars qui ne sont pas gênés par la lumière mais qui détectent l’objet beaucoup plus tard que les télescopes (typiquement quelques jours avant l’impact). De plus, si l’on veut connaître la taille de l’objet – information capitale pour une déflexion réussie – il faudra aussi utiliser des télescopes qui fonctionnent dans l’infrarouge.

La taille et la trajectoire de l’astéroïde étant (parfois très) approximativement connues, un problème ardu se pose : à partir de quels « seuils » va-t-on décider de lancer une mission ? A partir de quelle taille un objet est-il considéré dangereux et nécessitant une réponse ? Cela dépend bien sûr de l’endroit où il risque de s’écraser, et en fonction de sa taille et de l’endroit il faut pouvoir donner une estimation de ses effets.

A partir de quel seuil de probabilité d’impact décide-t-on d’intervenir ? On a vu dans le cas de 2011-AG5 que cette probabilité pour 2040 était estimée de 1 sur 625 en 2011, (ce qui est important par rapport à d’autres cas de l’ordre de 1 sur 10.000 ou sur 100.000) mais qu’elle est devenue nulle suite aux mesures de 2012. Si la valeur de 1 sur 625 avait été confirmée, une campagne de déflexion serait devenue nécessaire. Par rapport à cet ensemble de considérations, le rôle de l’IAWN est de donner, en temps réel, une analyse évolutive de la situation telle qu’elle est connue, à l’organisme chargé d’élaborer les scénarios d’intervention (MPOG) et à celui qui se trouve à l’interface avec les décideurs (MAOG).

L’IAWN doit également communiquer au MAOG les conséquences des différents cas possibles (explosions, tsunamis…). A ce sujet, l’IAWN doit déterminer les « corridors d’impact ». Ces corridors sont les lignes sur la surface de la Terre indiquant les endroits où l’objet est susceptible de s’écraser, compte tenu des incertitudes sur sa trajectoire à un moment donné. Ces lignes peuvent typiquement avoir quelques dizaines de kilomètres de large et entourer plusieurs fois le globe terrestre. Si l’on projette l’image de la Terre sur un disque de telle manière que la projection du corridor soit une ligne unique englobée entièrement dans le disque sans que les extrémités de la ligne ne touchent la circonférence du disque, alors on est certain que l’astéroïde va frapper la Terre.

Bien entendu tous les points de la ligne n’ont pas nécessairement la même probabilité d’être le point d’impact. Cependant, si l’on dévie l’astéroïde de sa trajectoire, ceci a pour effet que le corridor d’impact se déplace sur la surface de la Terre. A partir du moment où la déflexion est suffisante pour éviter l’impact, le corridor « sort » de la surface terrestre. Une déflexion par tracteur gravitationnel aura pour effet de provoquer un déplacement continu du corridor ; une déflexion par impact cinétique provoquera un « saut » du corridor vers une autre position.

Ceci étant posé, on voit poindre ici une difficulté pour l’idée de défense terrestre : si une campagne de déflexion est mise en œuvre, dans certaines région du monde, la probabilité de prendre le choc va augmenter au moins provisoirement… Comment obtenir le consentement des pays concernés par cette perspective ? De tels problèmes ne peuvent être tranchés que dans la mesure où l’entité chargée de décider les actions à mener reçoit toutes les informations et analyses nécessaire d’un organisme dont la compétence est acceptée par l’ensemble des pays de la planète.

 Groupe de planification de missions et d’opérations (MPOG)

Le second groupe nécessaire à la défense de la Terre est chargé, selon l’Association des explorateurs de l’espace, de donner les spécifications des différentes missions qui peuvent être lancées face à la menace d’un astéroïde spécifique. Selon la terminologie de l’Association des explorateurs de l’espace, ce groupe s’appelle « Groupe de planification de missions et d’opérations » (MPOG pour « Mission Planning and Operations Group »).

Dès qu’on estime que la menace que représente un astéroïde nécessite une réponse, le MPOG est chargé, à partir des caractéristiques fournies par l’IAWN, d’établir les différents scénarios de réponse possible et leurs calendriers respectifs. Ces calendriers qui sont calculés « à rebours », c’est-à-dire en partant du moment de l’impact entre l’objet et la Terre, jusqu’au moment de décision de lancer la mission, doivent mettre en évidence trois phases :

  • la période qui commence au moment de décision, qui comprend les travaux de conception, de développement et de test du vaisseau, jusqu’à l’instant du lancement ;
  • la phase entre le lancement du vaisseau et le début de la manœuvre de déflexion. L’un des facteurs déterminants dans la durée de cette phase est le choix du type de déflexion : dévier l’objet vers l’avant ou l’arrière de la Terre sur sa trajectoire – ce qui signifie accélérer ou ralentir l’objet ;
  • la phase entre la manœuvre et l’impact (ou tout au moins le moment où l’astéroïde traverse l’orbite terrestre.

Pour chacun de ces scénarios, le MPOG doit aussi donner les caractéristiques des vaisseaux, estimer leur coût, et indiquer qui peut être chargé de leur réalisation.
Toutes ces informations sont bien entendu nécessaires pour les décideurs.

La mission étant planifiée, le MPOG doit communiquer en retour toutes les informations nécessaires à l’IAWN, et plus particulièrement celles concernant les moments critiques avant et après la manœuvre, ainsi que les incertitudes sur la trajectoire de l’astéroïde résultant de la manœuvre. Rappelons ici que cette incertitude est faible dans le cas d’un tracteur gravitationnel qui permet de contrôler finement la trajectoire de l’objet, mais qu’elle est importante après un impact cinétique.

 Groupe de supervision et d’autorisation de missions (MAOG)

L’Association des explorateurs de l’espace recommande la création d’un troisième groupe dont le rôle est d’être à l’interface entre l’IAWN et le MPOG, d’une part, et les décideurs politiques auxquels il fait des recommandations, d’autre part. Les décideurs politiques seraient en l’occurrence le Conseil de Sécurité des Nations Unies. Ce troisième groupe serait le « Groupe de supervision et d’autorisation de missions » (MAOG pour « Mission Autorization and Oversight Group »).

Pour lancer une campagne afin de dévier un astéroïde de sa trajectoire, il faut engager les ressources de plusieurs pays dans un contexte où, la plupart du temps, on ne dispose pas des connaissances nécessaires pour déterminer, au moment où la mission est lancée, sur quel pays l’objet doit s’écraser. On ne sait même pas à ce moment-là, s’il doit y avoir un impact ou non. On ne dispose que de probabilités d’impact à cause de l’incertitude sur la trajectoire de l’astéroïde. Il faut rappeler aussi que, même si l’on connaissait avec précision le lieu de l’impact, tous les pays ne disposent pas des moyens nécessaires pour se défendre et que, par ailleurs, une campagne de déflexion d’un astéroïde pour éviter la menace sur un pays peut augmenter, au moins provisoirement, la probabilité d’impact dans un autre pays…

Toutes ces considérations nous montrent bien que la décision de financer et de lancer une campagne de déflexion doit être prise d’un commun accord par l’ensemble des pays de la planète, et qu’il est donc nécessaire de disposer d’un groupe reconnu par tous les pays, comme le MAOG, pour faire les recommandations nécessaires sur la politique à suivre.

C’est l’existence de ce troisième groupe, le MAOG, qui est identifiée, par l’Association des explorateurs de l’espace, comme le « point dur » pour la mise en place d’une stratégie efficace de défense planétaire contre la menace astéroïde. Les moyens nécessaires pour l’IAWN et le MPOG existent déjà.

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