vignette|upright=1.25|Approche de l’astéroïde (243) Ida par la sonde Galileo (animation). Exemple de survol planétaire.
Un trou de serrure gravitationnel (ou trou de serrure de résonance) est, en mécanique spatiale, une petite région de l'espace où la trajectoire d'un astéroïde lors d'un survol planétaire peut être modifiée au point d'entrer en collision avec la planète lors d'un prochain passage.
Description du concept Si un astéroïde traverse cette région lors d’une rencontre rapprochée, l’effet gravitationnel du survol modifie sa trajectoire de telle sorte qu’il reviendra ultérieurement sur une orbite menant à un impact avec la planète (souvent après un retour résonant ). Le terme a été popularisé dans les travaux de dynamique des géocroiseurs à la fin des années 1990 et au début des années 2000. Le CNEOS en donne une définition succincte : « région généralement étroite du b-plane pré-impact dont l’effet gravitationnel place l’astéroïde sur une trajectoire menant à un impact futur ».
Les trous de serrure gravitationnels sont importants pour l’évaluation du risque d’impact : leur position et leur largeur sur le b-plane résultent de la dynamique du survol, tandis que la probabilité d’impact s’obtient en combinant cette largeur avec la distribution d’incertitude de l’orbite projetée sur ce plan.
Incertitudes des calculs de trajectoires Les trajectoires d’astéroïdes ne sont calculables qu'avec un horizon temporel de l'ordre de quelques années à un siècle, car leurs paramètres orbitaux sont affectés par :
les effets gravitationnels des corps plus massifs du Système solaire (planètes, planètes naines) ; des incertitudes observationnelles (astrométrie optique et radar) et de modélisation (projection de l’ellipsoïde d’incertitude sur le b-plane via les coordonnées (ξ, ζ)) ; des forces non gravitationnelles, notamment l’effet Yarkovsky (ré-émission thermique anisotrope) qui, intégré sur des décennies, décale sensiblement la position d’un astéroïde ; d’autres petites perturbations (relativistes, pression de radiation, poussière interplanétaire).
En raison de ces perturbations, les méthodes actuelles de prédiction d'impact évaluent une distribution de probabilité de la position de l’astéroïde au moment d'un rapprochement avec la Terre.
La théorie analytique des retours résonants relie directement ces incertitudes à la cartographie des trous de serrure sur le b-plane d'une première rencontre : seules de fines bandes (parfois de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de mètres) correspondent à des retours ultérieurs menant à un impact.
Exemples d’astéroïdes concernés
Apophis
Au milieu des années 2000, l’astéroïde (99942) Apophis a brièvement suscité l’attention du fait d’éventuels trous de serrure associés au survol de 2029 pouvant conduire à des impacts ultérieurs (notamment évoqués pour 2036), avec des largeurs caractéristiques d’à peine pour certains scénarios.
Les observations radar et optiques accumulées depuis ont drastiquement réduit les incertitudes orbitales. En , à la suite d’une campagne radar, la NASA a annoncé qu’Apophis ne présente aucun risque d’impact pendant au moins . Les possibles trous de serrure envisagés au début de son suivi ne sont donc plus pertinents pour le .
Bénou En , l’astéroïde Bénou passera à l’intérieur de l'orbite lunaire ; ce survol dispersera fortement ses orbites futures potentielles et génèrera de nombreux trous de serrure pour les rapprochements entre 2175 et 2196. Grâce aux mesures de la mission OSIRIS-REx, l’incertitude sur l’orbite et les effets non gravitationnels ont été significativement réduits, permettant d’estimer une probabilité d’impact cumulée de l’ordre de 0,057 % d’ici 2300 et d’identifier le comme date la plus contributive (probabilité ~0,037 %), tout en rappelant que le passage de 2135 ne présente pas de danger en lui-même.
Notes et références
Liens externes
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