Lucy : en route vers les Troyens !

Non, non, LUCY ce n’est pas cette gentille petite peste qui apparait dans les Peanuts ; c’est une mission très sérieuse de la NASA qui doit visiter six astéroïdes « Troyens » (bloqués aux points de Lagrange L4 et L5 du système Soleil-Jupiter ; à 120° en avant et en arrière de la planète géante). C’est quoi un Troyen ?

Illustration : Wiki domaine public

Lorsque des petits corps tournent autour d’un grand corps (la Terre autour du Soleil, Jupiter autour du Soleil, la Lune autour de la Terre, etc..), il existe des positions favorites pour attirer des petits corps, ce sont les Points de Lagrange. Les positions L4 et L5 sont des positions stables, les autres, notamment L1 ou L2, sont moins stables disons, mais intéressantes quand même, car on peut y résider à peu de frais de carburant, pour une sonde par exemple (JWST). Dans le système solaire, il y a des endroits où ces astéroïdes s’amassent donc en position stable c’est à dire en L4 et L5. Voyons voir lesquels. Le premier exemple qui vient à l’esprit est Jupiter, en effet c’est la plus grande planète de notre système, elle doit donc jouer un certain rôle dans ces histoires d’équilibre d’attractions. En effet, sur l’orbite de Jupiter on trouve à L4 et L5 (60 degrés en avant et en arrière) les astéroïdes appelés les “Troyens”. Pourquoi ? les premiers astéroïdes découverts ont pris les noms de héros de la Guerre de Troie, d’où le nom Troyens. Les premiers découverts étaient principalement ceux situés en arrière de Jupiter en L5, puis on en découvrit en L4, on les nomma Grecs par opposition à Troyens, mais comme il y en avait des milliers en ces deux points on n’a pas toujours respecté la nomenclature.

On préfère appeler ce type de satellites du terme générique Troyens. Les Troyens sont très communs dans le système solaire. On a découvert aussi un “Troyen” pour Mars : l’astéroïde 5261 Eureka ; Saturne possède de nombreux satellites (30) dont Dione et 60 degrés en avant de Dione il y a un petit bout de roche qui s’appelle Hélène, etc.. On pourrait trouver des amas de matières à tous les points de Lagrange stables des plus importantes planètes et aussi des systèmes solaires et galaxies. Si on en n’a pas trouvé encore c’est que la résolution des instruments n’est pas suffisante.

Reprenons. Donc, la mission Lucy, qui faisait partie des missions du type Discovery (low cost !) a été lancée avec succès ce 16 Octobre 2021 de Cap Canaveral à bord d’une puissante fusée Atlas V. Lancement de nuit, toujours impressionnant.

Transport de l’Atlas V sur le pas de tir. Crédit: United Launch Alliance (ULA)

ULA = Alliance entre Boeing et Lockheed Martin. Ils fabriquent les puissants lanceurs spatiaux Atlas V, Delta II et Delta IV. Lucy devrait arriver à sa première destination en 2025, l’astéroïde de la ceinture principale, 1981 EQ5 alias (52246) Donaldjohanson en l’honneur du paléontologue D. Johanson, un des découvreurs du fossile Lucy en Afrique, d’où le nom de la mission. Cette visite est un « plus », cet astéroïde se trouvait sur la route, donc on profite pour l’examiner. La destination finale, ce sont les Troyens de Jupiter.

En tout Lucy devrait explorer 6 Troyens :

  • Deux en L5 (le binaire Paatroclus) et
  • Quatre en L4 (Eurybates, Polymele, Leucus et Orus)

L’orbite de LUCY est très complexe comme on peut le voir sur cette illustration.

Crédit : Southwest Research Institute

L’orbite de Lucy (en forme de bretzel !) est en vert, elle est tracée dans un repère où Jupiter reste stationnaire. Deux assistances gravitationnelles avec la Terre pour commencer. Sur le chemin de L4, Lucy va visiter le petit astéroïde Donaldjohanson (point blanc) en 2025. Lucy passe d’abord dans la partie L4 pour rencontrer Eurybates (point blanc), Polymele (rose), Leucus (rouge), et Orus (rouge aussi) de 2027 à 2028.  Ensuite on refait une assistance gravitationnelle avec la Terre on se dirige vers L5 pour rencontrer Patroclus-Menoetius (en rose) en 2033. Après ce survol, Lucy va faire des va et vient entre L4 et L5 tous les six ans. Vidéo de la manœuvre complexe pour effectuer ces différentes visites : à voir absolument !

Une belle illustration sur les Troyens de Jupiter pendant la mission LUCY avec cette animation gif. Mercure en brun, Vénus en blanc, la Terre en bleu et Jupiter en orange. Les deux groupes de Troyens en vert. Crédit: Astronomical Institute of CAS/Petr Scheirich.

Illustration d’artiste de Lucy passant près d’un astéroïde. Crédit : Southwest Research Institute

On pense que ces astéroïdes sont des restes d’une période très ancienne et pourraient avoir été formés bien au-delà de l’orbite de Jupiter, peut-être dans la ceinture de Kuiper. De plus, ils ont peu évolué depuis leurs formations, ce sont des astéroïdes primitifs, datant peut-être de quelques dizaines de millions d’années après la formation du Système Solaire. D’où l’intérêt de les étudier. Cette mission va être conduite par ceux qui ont mis au pont New Horizons et le PI en est Harold Levison du SwRI.

Lockheed Martin est le constructeur de la sonde. Celle-ci a une envergue avec panneaux déployés de 14 m et 7 m de haut. Évidemment elle complètement pliée pour entrer dans la coiffe de l’Atlas. Masse : 1,5 tonnes dont près de la moitié en ergols. Trois instruments principaux sont à bord :

  • Une caméra haute résolution L’LORRI,
  • Un spectromètre imageur visible et proche infrarouge L’Ralphet
  • Un spectromètre infrarouge thermique L’TES.

Beaucoup sont basés sur les instruments identiques des missions New Horizons et Osiris-Rex.

Jean-Pierre Martin 
www.planetastronomy.com