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Une flotte de petits engins spatiaux pourrait visiter plus de 300 astéroïdes en un peu plus de trois ans selon une étude de mission menée par l’Institut météorologique finlandais. Le concept Asteroid Touring Nanosat Fleet comprend 50 engins spatiaux propulsés par des voiles de vent solaires (E-sails) et équipés d’instruments pour prendre des images et collecter des données spectroscopiques sur la composition des astéroïdes.

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Chaque nanosat visiterait 6 ou 7 astéroïdes avant de retourner à la Terre pour fournir les données. Le concept sera présenté par le Dr Pekka Janhunen au Congrès planétaire européen des sciences (EPSC). 1 Les astéroïdes sont très diversifiés et actuellement, nous n’en avons vu qu’un petit nombre. Pour mieux les comprendre, nous devons étudier un grand nombre in situ. La seule façon de le faire, de façon abordable, est l’utilisation de petits engins spatiaux sous forme de satellites miniatures ou nanosats selon Janhunen.

Le mécanisme de la voile solaire du nanosat – Crédit: Janhunen et al

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Dans le scénario de mission, les nanosats survolent leurs astéroïdes ciblés dans une distance d’environ 1 000 kilomètres. Chaque nanosat porte un télescope de 4 centimètres capable d’imager la surface des astéroïdes avec une résolution de 100 mètres ou plus. Un spectromètre infrarouge analyse les signatures spectrales dans la lumière réfléchie ou émise par l’astéroïde pour déterminer sa minéralogie. Les instruments peuvent être pointés vers la cible en utilisant deux roues de réaction internes à l’intérieur des nanosats.

Les nanosats peuvent recueillir beaucoup d’informations sur les astéroïdes qu’ils rencontrent incluant la taille et la forme globale s’il y a des cratères ou de la poussière à la surface ou de la poussière. On peut également déterminer si certains astéroïdes ont des lunes ou qu’ils sont simplement des corps primitifs. Les nanosats recueilleraient également des données sur la composition chimique des caractéristiques de surface telles que la présence de la signature spectrale de l’eau selon Janhunen.

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Les voiles utilisent le vent solaire qui est un flux de particules électriquement chargées émises par le soleil pour générer une propulsion efficace sans nécessiter de propulseur. La poussée est générée par la rotation lente d’un ancrage qui est attaché à une extrémité d’un engin spatial principal équipé d’un émetteur d’électrons et d’une source haute tension et l’autre extrémité est attachée à une petite unité distante.

L’ancrage complète une rotation en environ 50 minutes en traçant un cône large autour d’un centre de masse près du vaisseau spatial principal. En modifiant son orientation par rapport au vent solaire, le nanosat peut changer la poussée et la direction. La poussée générée par les voiles solaires est minimale. Un vaisseau spatial de 5 kilogrammes avec un ancrage de 20 kilomètres donnerait une accélération de 1 millimètre par seconde à la distance de la Terre à partir du Soleil. Mais les calculs montrent qu’en plus de l’impulsion initiale du lancement, il suffit que le vaisseau spatial effectue une visite à travers la ceinture d’astéroïdes et retourne à la Terre en 3,2 ans.

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Les nanosatellites n’ont pas la capacité d’une grande antenne de sorte que le concept comprend un survol final de la Terre pour télécharger les données. La mission globale coûterait environ 60 millions d’euros incluant le lancement ce qui équivaudrait à environ 200 000 euros pour chaque astéroïde visité.

Le coût d’une mission conventionnelle pour visiter cette quantité d’astéroïdes pourrait atteindre plusieurs milliards d’euros. Cette architecture de mission, utilisant une flotte de nanosats et une propulsion innovante, réduirait le coût de quelques centaines de milliers d’euros par astéroïde, mais la valeur scientifique serait immense selon Janhunen. On se souvient que des projets comme Breakthrough Starshot proposent aussi un concept de satellites miniatures pour aller vers Alpha Centauri.

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