Comment intercepter C/2019 Q4 Borisov, la première comète interstellaire ?

La comète interstellaire C/2019 Q4 (Borisov) photographiée par le télescope Gemini. © Gemini Observatory
Malgré sa vitesse phénoménale de 110 000 km/h, la comète interstellaire C/2019 Q4 découverte le 30 août 2019 par Gennady Borisov pourrait être interceptée par une sonde spatiale. Si nous l’avions repérée plus tôt, nous aurions même pu l’atteindre dès le mois prochain...

« Avec une fusée Falcon Heavy de SpaceX, tirée en juillet 2018, nous aurions pu envoyer une sonde de 2 tonnes vers la comète Borisov. Elle l’aurait croisée ce mois d’octobre. » Avec Adam Hibberd et Nikolaos Perakis, de l’Initative for Interstellar Studies, Andreas Hein a calculé toutes les trajectoires possibles pour une sonde qui, lancée depuis la Terre avec la technologie existante, parviendrait à atteindre la comète C/2019 Q4.

Repérée le 30 août 2019 par l’astronome amateur Gennady Borisov, il s’agit de la toute première comète interstellaire jamais découverte ! Un petit corps de quelques kilomètres venu d’un autre système planétaire, et qui a probablement voyagé pendant des millions d’années pour arriver jusqu’à nous. La comète Borisov fonce actuellement vers le Système solaire interne à la vitesse phénoménale de 30 km/s (le temps que vous finissiez cet article, elle aura parcouru la distance Paris-New York). Après son passage auprès du Soleil le 10 décembre 2019 — ce sera tout de même à 300 millions de kilomètres, un peu au-delà de l’orbite de Mars —, elle poursuivra son chemin à travers la Galaxie pour ne jamais revenir.

La comète C/2019 Q4 Borisov vue par le télescope Canada-France-Hawaï.
©CFHT/ESO/ESA

C’est l’échantillon d’un autre sytème planétaire

Son étude a déjà commencé depuis le sol et, quoi qu’il arrive, elle sera passionnante. C’est que nous avons beaucoup à apprendre d’une si lointaine visiteuse… « Les premières observations semblent indiquer que la comète est assez rouge, comme les objets de la Ceinture de Kuiper [dont Ultima Thulé, visité par New Horizons en janvier, est un bon exemple, NDLR]. Et d’ici quelques semaines, l’étude des molécules de sa chevelure par les radiotélescopes pourra nous donner une idée de la composition chimique d’un autre système planétaire. Après la découverte d’Oumuamua en 2017, celle de la comète Borisov va aussi sans doute relancer les travaux sur la panspermie – l’hypothèse selon laquelle les briques de la vie peuvent voyager entre les étoiles », souligne Andreas Hein, qui participait au mois d’avril à un colloque sur ce sujet à l’université de Berkeley. Mais aller l’étudier sur place, la photographier, voilà qui serait réellement extraordinaire. Ce serait un peu comme faire un voyage interstellaire à l’envers...

« Pour l’atteindre en un minimum de temps, il faudrait l’intercepter pendant qu’elle s’approche de nous », précise le chercheur. Mais les lois de la mécanique céleste étant ce qu’elles sont – ainsi que notre (modeste) capacité à propulser rapidement une sonde –, cette interception n’est plus possible désormais. Il aurait fallu lancer notre engin il y a un peu plus d’un an. La rencontre, cela dit, aurait été très brève : « La comète aurait croisé la trajectoire de la sonde à une vitesse telle que nous n’aurions eu que quelques secondes pour prendre des données. » Des secondes précieuses, certes, mais un peu frustrantes.

Une trajectoire directe aurait permis de rejoindre la comète Borisov avec une sonde lancée en juillet 2018. © Hibberd, Perakis & Hein (2019)

Andreas Hein propose donc une autre option : « Si nous acceptons un voyage plus long et une masse beaucoup plus faible pour la sonde, il y a encore un moyen de rattraper C/2019 Q4 après son passage. La trajectoire ne serait pas directe, mais en lançant un cubesat en janvier 2030 avec une fusée SLS, nous pourrions atteindre la comète en 2045. » Il s’agirait cette fois de ne pas compter seulement sur la propulsion chimique, mais d’utiliser l’assistance gravitationnelle de la planète Jupiter, puis surtout du Soleil.

Une sonde accélérée par le Soleil

Lancée en direction de la planète géante, la petite sonde ferait d’abord demi-tour en la contournant. Plongeant alors vers le Soleil, elle le frôlerait à seulement 3 rayons solaires pour être réexpédiée en direction de la comète, finalement rattrapée après 13 ans de croisière. « L’avantage de cette stratégie est qu’elle permet une rencontre beaucoup plus longue entre la sonde et la comète. L’inconvénient, c’est qu’il faut passer très près du Soleil et que c’est dangereux ! Mais il existe des trajectoires qui font passer la sonde plus loin de notre étoile. On gagne alors moins de vitesse. Par exemple, on pourrait passer à 10 rayons solaires en lançant une sonde en 2021. Mais elle atteindrait la comète Borisov 28 ans plus tard... »

Une trajectoire complexe permet de rattraper la comète insterstellaire en 2045, après un lancement en 2030. © Hibberd, Perakis & Hein

Il n’est pas prévu pour le moment qu’une agence spatiale se lance dans l’aventure (attendons tout de même les résultats des observations de C/2019 Q4 au télescope, peut-être motiveront-elles des projets de sonde !). Mais peu importe, la graine est plantée. Ce qui paraissait inimaginable il y a peu semble maintenant possible : nous pouvons étudier un fragment de monde extrasolaire. D’autant que leur passage n’est peut-être pas si rare. Avec Oumuamua en 2017, ne venons-nous pas d’en découvrir deux coup sur coup ? Rien d’étonnant pour les planétologues puisque, pour notre propre Système solaire, ils estiment que 99 % des petits corps formés dans les parages des planètes géantes ont été éjectés dans l’espace interstellaire ! Peut-être manquions-nous simplement des outils pour les repérer. Et sans doute, avec le futur LSST et ses 3 milliards de pixels, en découvrirons-nous d’autres bientôt.

Préparer le prochain passage

En tout cas, Andreas Hein les attend de pied ferme. « Plus nous aurons trouvé d’objets interstellaires, plus nous pourrons faire d’analyses de trajectoires. Et donc plus nous aurons une idée claire de la sonde qu’il faudrait concevoir pour atteindre une nouvelle venue. » Plutôt que de chercher à rattraper une comète découverte quelques années plus tôt, il serait judicieux en effet de disposer d’une sonde prête à l’emploi, que l’on pourrait lancer dès qu’une nouvelle C/2019 Q4 se pointerait à l’horizon. « Mais pour décider de ses moyens de propulsion, de sa masse, et donc de son instrumentation, il faudrait avoir une fourchette fiable de la vitesse à atteindre, ce que nous n’avons pas avec seulement deux objets interstellaires connus », explique le chercheur.

Une option séduisante serait d’ailleurs de placer cette sonde à l’affût dans l’espace interplanétaire. « Une bonne partie de l’énergie utilisée pour intercepter une comète interstellaire sert à s’extraire du champ de gravité terrestre. Une sonde qui serait déjà dans l’espace aurait plus de facilité. C’est d’ailleurs ce que propose l’Agence spatiale européenne avec sa mission Comet Interceptor, qui sera lancée en 2028 et qui consiste à attendre une comète lointaine – voire interstellaire, si son orbite le permet – depuis le point de Lagrange L2 du système Soleil-Terre. »

La féérique comète McNaught, observée en 2007 dans l’hémisphère Sud, a été éjectée hors du Système solaire.
C'est désormais une comète interstellaire. © Robert McNaught

Quitte à utiliser une sonde déjà dans l’espace, pourquoi alors ne pas dérouter une sonde martienne pour atteindre C/2019 Q4 ? « Je n’ai pas fait le calcul, mais il est très probable qu’il n’y ait plus assez de carburant dans ces sondes pour les propulser hors du champ de gravité de Mars ! », répond Andreas Hein. Quoi qu’il en soit, la comète Borisov fait déjà beaucoup rêver…

 

Retrouvez Andreas Hein dans ce podcast consacré aux sondes interstellaires intelligentes.

 

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le magazine Ciel & espace n°567, d’octobre-novembre 2019

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