Sommes-nous vraiment préparés à une chute d'astéroïde sur Terre?

Réalistes, utopiques ou fantastiques: tour d'horizon des projets développés actuellement par les scientifiques et les ingénieurs pour protéger la Terre de ces visiteurs de l'espace.

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Samedi 27 août, l'astéroïde 2016 QA2, auparavant inconnu des astronomes, est passé à proximité de notre planète. Il n'avait été remarqué et identifié que quelques heures avant de passer à 85 000 km de nous, soit moins d'un quart de la distance qui sépare la Terre de la Lune.

​En cas de choc avec ce corps céleste de 15 à 50 mètres, la puissance de l'explosion aurait été deux fois plus puissante que celle de la météorite de Tcheliabinsk en 2013.

La chute d'un astéroïde plus grand pourrait non seulement tuer des millions d'êtres humains, mais également exterminer toutes les grandes espèces vivantes sur Terre. Pouvons-nous aujourd'hui faire quelque chose pour éviter une explosion terrestre ou aérienne d'une puissance allant jusqu'à 100 millions de mégatonnes ?

Théoriquement, les systèmes de défense antimissile tels que les missiles A-135/A-235 peuvent identifier et attaquer un astéroïde de taille réduite à une altitude allant jusqu'à 850 km. Certains de ces missiles possèdent des ogives nucléaires spécialement conçues pour les zones extra-atmosphériques. En théorie, même une petite ogive suffirait pour détruire un corps similaire à la météorite de Tcheliabinsk ou de Toungouska qui, une fois désintégré en fragments de moins de dix mètres, brûlerait dans l'atmosphère. L'onde de choc ainsi formée ne suffirait même pas pour souffler les vitres des immeubles.

Cependant, les météorites et les astéroïdes tombant sur Terre depuis l'espace se déplacent à des vitesses comprises entre 17 et 74 km/s, soit 2 à 9 fois la vitesse de l'antimissile A-135/A-235. Il est également impossible pour l'instant de prédire exactement la trajectoire d'un corps de forme non symétrique et de masse inconnue. C'est pourquoi même les meilleurs systèmes antimissiles terriens sont incapables d'abattre une météorite telle que celles de Tcheliabinsk ou de Toungouska. Sachant que ce problème est insoluble: les missiles au combustible chimique ne peuvent pas dépasser 70 km/s. Tout cela rend la défense antimissile standard peu efficace contre les menaces spatiales.

Les objets cosmiques d'un diamètre inférieur à 100 mètres sont, par ailleurs, très difficile à identifier avant qu'ils ne commencent à se diriger vers la Terre. Ils sont petits et généralement sombres, ce qui complique leur identification dans les profondeurs noires de l'espace. Il n'est pas non plus possible d'y envoyer un vaisseau spatial pour les dévier de leur trajectoire. Même si les évolutions technologiques permettaient d'apercevoir un tel corps, ce serait seulement au dernier moment, quand il ne resterait pratiquement plus de temps pour réagir. Ainsi, l'astéroïde d'août a été remarqué seulement 20 heures avant son approche. Si sa trajectoire avait été dirigée vers la Terre, il aurait été impossible, dans l'état actuel de la science, de le stopper. Conclusion: il faut aujourd'hui trouver d'autres moyens de « combat rapproché » permettant d'intercepter des cibles bien plus rapides que nos meilleurs missiles balistiques. L'arme la plus prometteuse pour l'instant est constituée d'immenses groupes orbitaux de puissants lasers: c'est le dispositif « Étoile de la Mort » dont nous parlerons un peu plus tard.

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Dès 2016 nous pourrons parfaitement observer la plupart des corps de plus de 120 mètres de diamètre. C'est cette année, notamment, qu'on prévoit de mettre en service le télescope Mauna Loa à Hawaï — le second télescope du système Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) créé par l'université d'Hawaï. Avant même sa mise en service, ATLAS a déjà aperçu son premier astéroïde circumterrestre d'un diamètre inférieur à 150 mètres.

Mais là encore, même en identifiant à l'avance un astéroïde de plusieurs centaines de mètres il ne serait pas possible de le « retourner »pour qu'il ne percute pas la Terre. Le fait est que son énergie cinétique est si grande qu'une ogive nucléaire classique ne pourrait pas le faire exploser avec certitude en cas de choc. Le contact à une vitesse de choc supérieure à 300 m/s écraserait physiquement les éléments de l'ogive nucléaire avant qu'elle ne puisse exploser — car tous les mécanismes assurant l'explosion demandent un laps de temps pour se déclencher. De plus, selon les estimations des spécialistes de la NASA, même si par miracle l'ogive explosait (en frappant l'astéroïde « par derrière »), cela ne changerait pratiquement rien: un objet de plusieurs centaines de mètres de diamètre présente de telles irrégularités de surface que plus de 90% de l'énergie d'une explosion thermonucléaire se disperserait simplement dans l'espace au lieu d'affecter l'orbite de l'astéroïde.

Il existe bien une méthode pour surmonter des facteurs tels que l'irrégularité et la vitesse d'un astéroïde: après la chute de la météorite de Tcheliabinsk la NASA a présenté le concept Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV). Il s'agit d'un système en tandem contre les astéroïdes avec un bloc non nucléaire dans sa partie supérieure. En déviant l'orbite d'un astéroïde il le frapperait en premier à une vitesse d'une dizaine de km/s, laissant un léger cratère derrière lui. C'est dans ce cratère qu'il serait prévu d'envoyer la seconde partie du HAIV — une ogive d'une puissance comprise entre 300 kilotonnes et 2 mégatonnes. Au moment précis où cette seconde partie entrerait dans le cratère mais n'en toucherait pas encore le fond, la charge serait déclenchée et la majeure partie de l'énergie serait transmise à l'astéroïde-cible.

Une approche similaire, cette fois pour lutter contre des astéroïdes de taille moyenne, a été récemment analysée sur le superordinateur Skif par les chercheurs de l'université d'État de Tomsk. Ils ont simulé l'explosion d'un astéroïde de type Apophis avec une ogive nucléaire d'une puissance d'une mégatonne. Cela a permis d'apprendre que le meilleur instant pour déclencher l'explosion serait avant la dernière phase de rapprochement avec la planète, à une certaine distance de celle-ci. Dans ce cas, les débris de l'explosion continueraient de voler dans une autre direction, minimisant ainsi le risque d'une pluie de fragments de météorite. Ce n'est pas négligeable: en effet, après une telle explosion nucléaire les débris de l'astéroïde représenteraient un plus grand risque radioactif que Tchernobyl.

A première vue, le système HAIV et ses analogues sont à même de combler tous les problèmes. Une telle double-attaque pourrait faire éclater en morceaux les corps de moins de 300 mètres et seulement un millième de leur masse arriverait dans l'atmosphère terrestre. Les corps de plus grande taille, notamment les astéroïdes de type M (métalliques), ne se laisseraient pas faire aussi facilement mais dans ce cas également l'évaporation de substance depuis le cratère produirait une impulsion considérable capable de détourner significativement l'orbite initiale. Selon les estimations, un tel "tir" anti-astéroïde coûterait entre 0,5 et 1,5 milliard de dollars — une somme dérisoire si on la compare au prix d'un rover martien ou d'un bombardier B-2.

Les perspectives de l'humanité dans la lutte contre les grands astéroïdes — notamment de plus d'un kilomètre — paraissent, à première vue, bien meilleures que dans le cas des corps moyens et petits. Les objets dépassant 1 km sont déjà perceptibles par les télescopes déjà déployés, notamment spatiaux. Mais pas toujours: en 2009 ont été découverts des astéroïdes circumterrestres de 2 à 3 km de diamètre, montrant qu'il existe une probabilité d'identifier soudainement un grand corps se rapprochant de notre planète, même au niveau actuel de développement de l'astronomie. Cependant, ces objets sont de moins en moins nombreux chaque année et ils pourraient complètement disparaître à terme.

En Russie, en 2012, le groupe de chercheurs de Vladimir Lipounov de l'université d'État Lomonossov de Moscou (MGU) a créé un réseau global de robots-télescopes MASTER assemblant des équipements russes et étrangers. En 2014, le réseau MASTER a découvert l'astéroïde UR116, 400 mètres, susceptible de percuter notre planète dans un avenir prévisible.

Mais les grands astéroïdes ne sont pas exempts de problèmes : supposons que nous apprenions qu'Amycos, qui mesure 70 km et dont l'orbite est potentiellement instable, se dirige vers la Terre. On pourrait l'attaquer avec le système HAIV et une ogive thermonucléaire mais cela causerait des risques inutiles. Qu'arriverait-il si l'on provoquait la perte de l'une des parties fragiles de l'astéroïde ? Surtout, les grands corps de ce genre sont parfois entourés de satellites de grande taille. Une explosion proche pourrait ainsi provoquer un soudain changement d'orbite de l'un des satellites, potentiellement en direction de la Terre.

Prenons un exemple : le réseau MASTER a découvert en 2014 UR116 à moins de 13 millions de kilomètres de notre planète. Même à une vitesse modérée de 17 km/s, leurs trajectoires se seraient croisées moins de dix jours plus tard. Avec une vitesse d'approche de 70 km/s il ne s'agirait plus que de quelques jours. Si une explosion nucléaire détachait plusieurs débris de ce corps de plusieurs kilomètres, l'un d'eux pourrait facilement échapper à notre attention. Et quand il apparaîtrait dans notre champ de vision à quelques millions de kilomètres de nous, il serait trop tard pour lancer la production d'un autre intercepteur HAIV.

Il existe des moyens plus sûrs qu'une explosion pour interagir avec de grands corps dont la collision potentielle est calculée à l'avance. Ainsi, l'effet Yarkovsky change constamment l'orbite de pratiquement tous les astéroïdes, sans risque de destruction dramatique ou de perte de satellites. Le fait est que la partie de l'astéroïde chauffée par le Soleil lors de sa rotation se retrouve régulièrement dans une zone nocturne sans lumière. L'effet Yarkovsky dissipe justement la chaleur dans l'espace par rayonnement infrarouge, dont les photons donnent à l'astéroïde une impulsion dans le sens contraire.

On considère que cet effet est facilement utilisable pour écarter les grands « tueurs de dinosaures » de la trajectoire dangereuse de rapprochement avec la Terre. Il suffit d'envoyer vers l'astéroïde une sonde transportant un robot avec ballon de peinture blanche. En la déversant sur une partie significative de sa surface il est possible de provoquer un changement considérable de l'impact de l'effet Yarkovsky sur le corps car une surface blanche émet les photons moins activement, diminuant la force de l'effet et changeant la direction de l'astéroïde.

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Il pourrait sembler que dans tous les cas, l'effet serait trop faible pour influencer quoi que ce soit. Pour l'astéroïde Golevka de 210 millions de tonnes, il représenterait environ 0,3 N. Que pourrait changer une telle « force » vis-à-vis d'un corps céleste ? Aussi étrange que cela puisse paraître, son effet serait considérable. Entre 1991 et 2003, il a provoqué un écart de trajectoire de 15 km pour Golevka.

D'autres moyens permettent d'écarter lentement un grand corps d'une orbite dangereuse. Il est par exemple possible d'installer sur l'astéroïde un voile solaire avec un film ou de le recouvrir d'un filet de carbone (les deux versions ont été testées par la NASA). Dans les deux cas, la pression de la lumière des rayons solaires sur le corps céleste augmenterait, le faisant se rapprocher peu à peu du Soleil en évitant un choc avec la Terre.

L'envoi d'une sonde avec de la peinture, la disposition d'un voile ou d'un filet serait une lointaine mission spatiale qui coûterait bien plus cher que le lancement d'un HAIV. En revanche, cette solution serait bien plus sûre : elle ne causerait pas de changements imprévisibles de l'orbite du grand astéroïde bombardé, évitant ainsi de provoquer le détachement d'importants fragments susceptibles de tomber sur Terre.

Mais là encore, cette défense a également ses points faibles. A l'heure actuelle, personne ne dispose d'une fusée dotée d'un robot-peintre, et la préparation de ce vol prendrait des années. Surtout que les sondes spatiales tombent parfois en panne. En cas de dysfonctionnement sur une comète ou un astéroïde lointain, comme avec la sonde japonaise Hayabusa sur l'astéroïde Itokawa en 2005, on pourrait manquer de temps pour une seconde tentative. N'y a-t-il vraiment pas de méthodes plus efficaces n'impliquant par de recours à un tir nucléaire dangereux ou à l'envoi de sondes, pas toujours fiables ?

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De telles propositions existent. Philip Lubin de l'université de Californie à Santa Barbara (USA) a présenté il y a quelques années le projet Directed Energy Solar Targeting of Asteroids and exploRation (DE-STAR, qui constitue en anglais une consonance avec « Étoile de la Mort »). Il implique la création d'une plateforme orbitale plus grande que la Station spatiale internationale, qui serait composée de nombreux modules séparés avec des batteries solaires et des lasers. Tous les lasers agiraient ensemble, créant une sorte d'antenne réseau à commande de phase. La dispersion phaso-amplitudinale du rayonnement de certains lasers serait sélectionnée de manière à ce que les ondes électromagnétiques engendrées s'ajoutent. Un tel système permettrait de renforcer efficacement le rayonnement dans la direction voulue et d'empêcher sa dispersion dans toutes les autres. Au final, on obtiendra un seul laser superpuissant.

La taille des plateformes en question pourrait changer en fonction des tâches. Une DE-STAR 2 de cent mètres (environ la taille de l'ISS) pourrait « pousser » grâce à une pression lumineuse de grands astéroïdes et comètes dans la direction désirée directement depuis l'orbite terrestre, sans vols risqués vers des corps lointains. La distance d'action pourrait s'élever en principe à des milliards de kilomètres, ce qui suffirait amplement pour corriger la trajectoire de tout corps circumterrestre, même ceux mesurant plusieurs kilomètres. Les nombreux modules ne peuvent pas tomber en panne tous en même temps, ce qui garantit la déviation de l'astéroïde.

A une plus grande échelle (DE-STAR 4, 10 km de diamètre), le système recevrait suffisamment d'énergie pour évaporer en seulement un an un astéroïde-type de 500 m de diamètre. DE-STAR 4 serait même capable d'exterminer des corps de plus petite taille en quelques jours, voire quelques heures. Un tel système de défense paraît universel et adapté aussi bien contre les corps moyens et grands comme Apophis que contre les objets de petite taille comme les météorites de Tcheliabinsk et de Toungouska. Bien évidemment, DE-STAR 4 sera un projet coûteux. Mais au vu de ses immenses possibilités il a initialement été pensé comme polyvalent par Philip Lubin. Son énergie suffirait pour lancer une sonde spatiale jusqu'à plusieurs milliers de km/s, permettant d'aller étudier les recoins les plus éloignés du système solaire, voire les environs des étoiles les plus proches de notre planète.

L'espoir est donc permis. HAIV, à son niveau technologique actuel, peut déjà être utilisé comme un moyen de « combat rapproché » contre de petits corps qui n'ont pas été détectés bien avant le rapprochement dangereux. DE-STAR 2, déployé en orbite, est parfaitement capable d'empêcher l'approche de la Terre d'un corps similaire à l'astéroïde de Chicxulub, qui a anéanti les dinosaures. Une telle protection bicouche (ou monocouche dans le cas de DE-STAR 4) paraît suffisante. Alors pourquoi la NASA ne s'empresse-t-elle pas d'investir dans ces projets ? D'ailleurs, l'agence Roskosmos qui a évoqué la création d'un tel système après l'explosion de Tcheliabinsk, ne se hâte pas non plus de rendre compte de sa mise en œuvre.

Les raisons de la timidité des principales agences spatiales du monde sont parfaitement légitimes. Et ce n'est pas une question de probabilités : si les chances d'une guerre nucléaire sont faibles, la chute d'un grand astéroïde sur Terre se produira tôt ou tard avec une probabilité absolue. Néanmoins, on dépense des milliards de dollars pour l'arsenal nucléaire à travers le monde alors que le budget pour se protéger contre les astéroïdes n'atteint même pas une centaine de millions de dollars.

Seule différence : l'arme nucléaire a déjà beaucoup tué, alors que l'humanité n'a encore jamais connu la chute d'un astéroïde important dans une zone densément peuplée. Si la météorite de Toungouska avait explosé en 1909 quatre heures plus tôt (au-dessus de Vyborg et Saint-Pétersbourg), le nombre de victimes aurait été beaucoup plus important qu'à Hiroshima et Nagasaki. Dans ce cas, les priorités de l'humanité se seraient peut-être dirigées vers la création d'une défense antiastéroïde fiable.

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La situation est aggravée par le fait que dans les pays occidentaux, aucun gouvernement ne prévoit de programmes spatiaux pour une durée supérieure à quelques années. Tout le monde craint que l'administration suivante ferme les programmes coûteux que l'on engage et au final aucune initiative n'est prise sur le très long terme. Seule la chute d'un astéroïde tuant des milliers de personnes pourrait donc susciter un déclic. Un tel événement se produira forcément tôt ou tard et c'est seulement alors que sera autorisée, au niveau politique, la construction de systèmes de défense antiastéroïde.