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Le défi
Le vaisseau spatial Comet Interceptor attendra au point de Lagrange L2 jusqu'à ce qu'une ou quelques comètes cibles potentielles soient identifiées.
À un moment donné, une décision devra être prise afin de laisser suffisamment de temps au vaisseau spatial pour se rendre au point d'interception.
Cependant, à ce moment-là, on ne connaîtra pas encore grand-chose de la cible choisie. Avant la sélection de la cible, une étude détaillée de la trajectoire permettra de s'assurer que le survol est techniquement possible - en confirmant, par exemple, la distance du point d'interception entre 0,9 et 1,2 unités astronomiques du Soleil.
Mais bien que la vitesse et la géométrie du survol soient déterminées à l'avance, des facteurs tels que le taux de dégazage de la comète, le taux de production de poussières et les conditions du vent solaire restent incertains.
Le défi est de taille : le survol de la comète peut atteindre des vitesses relatives de 70 km/s - dix fois la vitesse d'une balle de fusil - alors que les conditions à proximité du noyau de la comète restent inconnues. Heureusement, un paramètre clé peut encore être ajusté juste avant le survol : la distance d'approche.
Un passage rapproché donnerait aux caméras une vue détaillée du noyau de la comète et de son atmosphère éphémère et permettrait aux instruments de mesurer la composition et d'autres détails de l'environnement neutre et ionisé de la comète, mais alors... le risque d'impacts par des poussières de comète est élevé.
Les plus anciens scientifiques se souviennent très bien du survol de la comète 1P/Halley par Giotto en 1986, au cours duquel une particule de poussière a endommagé les instruments et désorienté le vaisseau spatial. Un événement similaire limiterait considérablement les résultats scientifiques de la mission.
Trouver la distance optimale de survol
Pour trouver le juste milieu entre l'obtention des meilleurs résultats scientifiques et la minimisation des risques, les scientifiques ont mis au point une méthode permettant de trouver la distance d’approche optimale malgré les incertitudes qui subsistent quant aux propriétés de la comète et du vent solaire.
Pour ce faire, ils ont simulé un large éventail de configurations de survol possibles, sur la base des distributions de probabilité attendues pour les taux de production de gaz et de poussières et les conditions du vent solaire, pour différentes distances de survol, et en évaluant à la fois le retour scientifique potentiel et le risque d'impact pour chaque scénario.
Tant que la production de gaz reste inférieure à 1029 molécules/s, c'est-à-dire quand la comète n'est pas plus active que celle de 1P/Halley, la distance d’approche optimale pour le vaisseau spatial mère est de quelques centaines à 2000 km. Les vaisseaux spatiaux filles sont conçues pour un risque plus élevé et peuvent s'aventurer encore plus près du noyau.
La comète cible idéale devrait avoir un taux de production de gaz de 1028-1029 molécules/s, un faible rapport poussière-gaz, un flux de rayonnement solaire ultraviolet extrême élevé et une vitesse de survol lente.
La flexibilité offerte par le réglage de la distance de survol est importante pour pouvoir réaliser des travaux scientifiques de qualité pour différents niveaux d'activité des comètes, car il est peu probable que plus d'une ou deux comètes cibles adéquates apparaissent au cours des quelques années d'attente de Comet Interceptor.
Heureusement, l'étude montre que le retour scientifique et le risque ne sont pas très sensibles à la distance de survol réelle (sauf très près du noyau).
Une précision de navigation de quelques 100 km est suffisante et techniquement réalisable car Comet Interceptor affinera sa trajectoire sur la base des images acquises lors de l'approche et manœuvrera pour viser la distance d’approche souhaitée.
Référence
- J. De Keyser, N.J. T. Edberg, P. Henri, H. Rothkaehl, V. Della Corte, M. Rubin, R. Funase, S. Kasahara, C. Snodgrass, Optimal choice of closest approach distance for a comet flyby: Application to the Comet Interceptor mission, Planetary and Space Science, 2024, 106032, https://doi.org/10.1016/j.pss.2024.106032.
