La contribution du Canada à la mission OSIRIS-REx, qui rapportera sur Terre un échantillon d'astéroïde

Document d'information

Le Canada s'associe à la NASA pour la réalisation d'OSIRIS-REx – abréviation d'Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer (origines, interprétation des spectres, détermination des ressources, sécurité, explorateur de régolithe) –, la première mission dirigée par les États-Unis qui vise à rapporter sur Terre un échantillon d'astéroïde. Puisque les astéroïdes sont constitués de la matière primordiale résiduelle suivant la formation des planètes, la mission aidera les scientifiques à étudier la formation de nos planètes et de notre système solaire, de l'origine de l'eau et des matières organiques sur Terre. Elle nous permettra aussi de mieux comprendre les astéroïdes susceptibles d'entrer en collision avec la Terre. OSIRIS-REx est la première mission internationale de retour d'échantillon à laquelle le Canada participe.

Aperçu de la mission

La mission OSIRIS-REx (anglais seulement) fait partie du programme New Frontiers de la NASA, qui prévoit l'exploration du système solaire grâce à l'envoi fréquent dans l'espace d'engins spatiaux de classe moyenne capables de mener des expériences scientifiques ciblées de haute qualité. La NASA investit 800 millions de dollars (lanceur non compris) dans cette mission d'une durée de 14 ans.

La sonde spatiale OSIRIS-REx sera lancée en septembre 2016 – la fenêtre de lancement commence le 8 septembre à 19 h 05 (HAE) – et atteindra l'astéroïde ciblé, Bennu, en 2018. Les scientifiques étudieront alors la géologie de Bennu pendant environ huit mois. Une fois que le site d'extraction aura été choisi, l'engin spatial s'approchera de la surface et, sans se poser, déploiera son bras robotisé pour prélever au moins 60 g de matière à la surface de l'astéroïde. L'échantillon sera rapporté sur Terre en 2023.

La mission OSIRIS-REx est dirigée par le chercheur principal Dante S. Lauretta de l'Université de l'Arizona avec l'appui d'une équipe scientifique de cochercheurs. La gestion du projet est prise en charge par le Goddard Space Flight Center de la NASA et sa réalisation se fait en partenariat avec la société Lockheed Martin Space Systems.

La destination d'OSIRIS-REx : l'astéroïde Bennu

L'astéroïde ciblé, Bennu – autrefois désigné géocroiseur (NEO 101955) 1999 RQ36 –, est un vestige accessible, volatile et riche en matières organiques du début de la formation de notre système solaire. Il y a une chance sur 2700 que Bennu percute la Terre dans environ 200 ans. Lors d'observations effectuées au télescope, on a découvert que Bennu est riche en carbone et que sa coloration est foncée, ce qui est inhabituel. Il se distingue de tous les échantillons qui figurent dans les collections de météorites.

Les astéroïdes carbonés comme Bennu sont des vestiges directs des composants de base qui ont servi à former les planètes telluriques de notre système solaire. Les scientifiques soutiennent qu'il s'agirait d'objets primitifs qui ont peu changé depuis leur formation. La présence d'éléments organiques complexes dans les météorites a donné à penser que des météorites semblables se seraient détachés d'astéroïdes et auraient ensemencé la jeune Terre avec les éléments constitutifs de la vie. Pour comprendre la formation des planètes et l'origine de la vie, il faut étudier la nature chimique et physique, la distribution, la formation et l'évolution de ces corps célestes.

La forme symétrique de Bennu sur son axe vertical est remarquable. Elle rappelle celle d'une toupie, résultat probable du temps où la rotation de l'astéroïde était suffisamment rapide pour que des pierres glissent de ses pôles pour s'agréger à l'équateur. Les astéroïdes géocroiseurs ont souvent cette forme. Un des buts de la mission consiste à mieux comprendre la géologie de Bennu et son effet sur la structure interne de l'astéroïde. OSIRIS-REx mesurera aussi l'importance de l'effet Yarkovsky (incidence de la lumière du soleil sur l'orbite de Bennu au fil du temps) et permettra aux chercheurs de mieux circonscrire le mouvement de Bennu pour ainsi définir plus précisément son orbite et prédire avec plus de justesse le risque qu'il percute la Terre.

Contribution du Canada

Grâce au financement de l'Agence spatiale canadienne (ASC), le Canada fournira à la mission OSIRIS-REx un altimètre laser (OLA), le lidar (instrument d'identification, de détection et de télémétrie par laser) le plus perfectionné à jamais avoir été envoyé dans l'espace. Il s'agit d'un croisement entre le lidar de la station météorologique canadienne embarquée sur l'atterrisseur martien Phoenix de la NASA et un instrument qui a voyagé à bord de l'eXperimental Satellite System-11 (XSS-11) de la Force aérienne des États-Unis en 2005. L'instrument OLA balayera la surface entière de l'astéroïde pour créer un modèle 3D très précis de Bennu, ce qui permettra aux scientifiques chargés de la mission d'obtenir des données fondamentales sur la forme de l'astéroïde ainsi que sur sa topographie (distribution des blocs rocheux, des pierres et d'autres caractéristiques de sa surface) et sur les processus qui façonnent sa surface au fil de son évolution.

L'instrument OLA utilise un capteur et deux lasers complémentaires pour collecter les données transmises à la Terre. L'émetteur laser à haute énergie se chargera du balayage à grande distance (de 1 à 7,5 km de la surface de l'astéroïde), tandis que le laser à faible énergie servira à l'imagerie rapide à moindre distance (de 500 m à 1 km). On créera ainsi non seulement une carte topographique globale de l'astéroïde, mais aussi des cartes locales qui aideront les scientifiques à sélectionner les meilleurs sites pour le prélèvement de l'échantillon.

En tant que principal entrepreneur de l'ASC, la société MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA), et son partenaire industriel, Optech, a conçu, construit et testé l'instrument OLA.

M. Michael Daly, Ph. D., de l'Université York, expert en technologie lidar et ancien membre de l'équipe canadienne de l'atterrisseur martien Phoenix, est le scientifique en chef de l'instrument OLA, tandis que Mme Catherine Johnson, Ph. D., de l'Université de la Colombie-Britannique, est la scientifique en second de l'instrument OLA.

L'équipe scientifique de l'instrument OLA est appuyée par des chercheurs de l'Université York et de l'Université de la Colombie-Britannique ainsi que par des équipes internationales de collaborateurs dirigées par M. Olivier Barnouin, Ph. D. (Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins) de M. Beau Bierhaus (Lockheed Martin Space Systems). M. Cameron Dickinson, Ph. D. (MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.) assure le soutien technique de l'instrument OLA. L'ensemble des activités sont gérées par M. Tim Haltigin, Ph. D., scientifique de l'ASC chargé de la mission OSIRIS-REx.

Outre l'instrument l'OLA, le Canada contribue un riche savoir-faire scientifique à la mission OSIRIS-REx. Des chercheurs des quatre coins du pays ont été choisis pour réaliser des recherches qui aideront à éclaircir le mystère entourant les caractéristiques physiques, chimiques et géologiques de Bennu. Les équipes de recherche sont dirigées par :

  • Edward Cloutis, Ph. D., Université de Winnipeg
  • Rebecca Ghent, Ph. D., Université de Toronto
  • Alan Hildebrand, Ph. D., Université de Calgary
  • Kim Tait, Ph. D., Musée royal de l'Ontario

Pour avoir fourni l'instrument OLA à la mission, l'ASC disposera de 4 % de la quantité totale de l'échantillon rapporté sur Terre, ce qui permettra au milieu scientifique canadien d'avoir accès pour la toute première fois à un échantillon d'astéroïde rapporté de l'espace. L'ASC investira au total 61 millions de dollars (taxes comprises) dans la mission OSIRIS-REx, sur toute sa durée de vie (15 ans). On prévoit aussi que la technologie qui a servi à fabriquer l'altimètre OLA mènera à des produits dérivés, par exemple un lidar aérien pour la cartographie topographique sur Terre et la gestion des ressources, et des systèmes de vision pour l'exploitation minière robotisée et la géomatique.


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