La mission européenne Hera a pour objectif d'approfondir notre connaissance de la formation et de l’évolution des astéroïdes, en étudiant les caractéristiques géophysiques du couple d'astéroïdes Didymos-Dimorphos.
Hera va se rendre sur place pour observer les conséquences de l’impact de la sonde américaine DART sur Dimorphos. La mission a également pour but d'étudier les moyens de défense planétaire.

Hera est la première mission de rendez-vous avec un astéroïde binaire et avec le plus petit astéroïde jamais visité, la première à réaliser la tomographie radar d'un astéroïde mais aussi la première expérience in situ de caractérisation d’un cratère d’astéroïde. Elle embarque également les premiers CubeSats qui orbiteront autour d’un astéroïde pour une observation rapprochée.

Chiffres clés

• 1150 kg : masse de Hera
• 5 instruments embarquées sur la sonde Hera
• 12 kg : masse de chacun des 2 CubeSats embarqués
• 5 instruments embarqués sur les CubeSats
• 3 laboratoires français impliqués
• 730 m : diamètre moyen de Didymos
• 150 m : diamètre moyen de Dimorphos

Dates clés

• Septembre 2027 : Fin prévue de la mission
• Juin 2027 : Tentative d’atterrissage de Juventas sur Dimorphos
• Janvier 2027 : Séparation des CubeSats Juventas puis Milani et début des opérations de proximités pour une exploration de 3 à 6 mois, de quelques dizaines de km à quelques kilomètres
• Décembre 2026 : Rendez-vous et début des manœuvres d’insertion de la sonde Hera sur une trajectoire à proximité l’astéroïde (une trentaine de km)
• Mars 2025 : Survol de Mars et Deimos par la sonde Hera
• 7 octobre 2024 : ouverture de la fenêtre de lancement de la sonde Hera
• Août 2024 : Départ du satellite Hera et des CubeSats Juventas et Milani de l’ESTEC pour le site de lancement américain (Kennedy Space Center)
• 26 septembre 2022 : Impact de la sonde DART de la NASA sur l’astéroïde Dimorphos
• 24 novembre 2021 : Lancement de la sonde DART de la NASA
• 2020 : Début de Construction de la sonde par un consortium mené par OHB
• 2019 : Approbation de la mission Hera par l’ESA
• 2017 : Début du développement de la mission Hera par l’ESA
• 2013 : Mise en place du projet AIDA par la NASA et l’ESA
• 2007 : Formulation du concept de mission de redirection d’astéroïde par l’ESA

Le projet en bref

Sommes-nous capables de protéger la Terre si un géocroiseur la menace ?

En juillet 1994, des fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 s’écrasaient sur Jupiter provoquant de spectaculaires boules de feu et réveillant le spectre d’une menace oubliée pour la Terre. Si le risque qu’un géocroiseur heurte violemment notre planète est statistiquement faible - moins de 1 tous les 500 000 ans pour un géocroiseur de plus de 1000m de diamètre - les effets catastrophiques d’un tel impact incitent à envisager une « contre-attaque ».

À travers la collaboration internationale AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment), dont l’un des deux coordinateurs est français, les agences spatiales souhaitent alors mettre au point une technique de protection dans l’éventualité où un géocroiseur menacerait de s'écraser sur la Terre. Parmi les méthodes envisagées, la technique de l’impact cinétique consistant à modifier la trajectoire de l'astéroïde en provoquant une collision avec un engin spatial a été retenue comme la plus mature et la moins coûteuse.

Pour tester cette approche, la NASA a effectué le 26 septembre 2022 une collision de son impacteur DART (Double Asteroid Redirection Test) avec Dimorphos, la lune de l’astéroïde binaire Didymos situé à 11 millions de kilomètres de la Terre, afin de modifier sa période orbitale et évaluer la faisabilité d’une déviation. Percutée à la vitesse de 6 km/s, Dimorphos a freiné sa course autour de son corps principal de 33 minutes (ou 2,67 mm/s). Cet essai a été l’occasion de prouver expérimentalement la capacité à dévier la course d’un astéroïde. L’efficacité de la déviation, qui dépend de la masse encore non mesurée de l’astéroïde, reste à vérifier.

La mission Hera de l’ESA a maintenant pour objectif de se rendre sur place pour observer les conséquences de l’impact et étudier les caractéristiques géophysiques de l’astéroïde double. C’est en particulier la quantité de mouvement transmise à Dimorphos qui importe car elle reflète l’efficacité de la déviation. Seule une partie de l’énergie de DART a été transférée à Dimorphos sous la forme d’un changement de trajectoire, le reste a servi à pulvériser une partie de l’astéroïde sous forme d’un panache s’étalant sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres. Les déformations morphologiques de l’astéroïde telles que l’apparition d’un cratère, le soulèvement de rebords, l’amoncellement d’éjectas, voire la déformation totale de l’astéroïde, sont également liées au transfert d’énergie lors du choc. Identifier précisément la façon dont l’énergie apportée par DART s’est transmise à l’astéroïde permettrait de connaître les facteurs susceptibles d’améliorer la technique de défense planétaire.

Hera est la première mission dédiée à l’observation d’une collision programmée et le second rendez-vous avec un astéroïde binaire. Celui-ci s’effectuera seulement quatre années après l’impact. Les variations de structure et les déformations morphologiques seront encore très « fraîches », certaines seront peut-être encore en cours. Les mesurer avec précision permettra de mieux comprendre le processus de collisions à l’origine de l’évolution du Système solaire et des planètes qui le composent. Hera effectuera également, grâce à Juventas l’un de ses deux CubeSats, le premier sondage radar de l’intérieur d’un astéroïde grâce à l’instrument JuRa (IPAG, PI français). Jusqu’alors inconnues, les données ainsi recueillies seront confrontées aux interprétations et modélisations théoriques sur lesquelles repose notre savoir actuel.

Hera relève plusieurs défis technologiques :

• Naviguer de façon autonome autour d’un astéroïde de faible gravité.
  Cette autonomie est cruciale lorsque la distance entre la sonde et la Terre est grande car les commandes d’opérations depuis un centre de contrôle terrestre mettent parfois trop de temps pour atteindre la sonde, qui est alors incapable de remplir ses objectifs.
• Une liaison inter-satellite, permettant la communication entre la sonde et ses deux CubeSats, sera une première dans l’espace interplanétaire.
• L’atterrissage d’un CubeSat sur un si petit corps est un exercice inédit. Effectuer des opérations de dynamique du vol de proximité (jusqu’à 2 km) d’un corps d’environ 150 mètres de diamètre consiste à déterminer des trajectoires dans un environnement de gravité extrêmement faible et entaché d’incertitudes (considérée comme un million de fois moins élevée que celle de la Terre). En cela, Hera est aussi une mission de démonstration technologique.

La sonde principale Hera sera pilotée depuis l’ESOC (Allemagne, Darmstadt), les CubeSats embarqués Milani et Juventas seront quant à eux pilotés depuis le CNES (Toulouse) et depuis l’ESEC (Belgique, Redu).

Rôle du CNES dans le projet

La France fournit la carte réception du radar basse fréquence JuRa, dont le PI Alain Herique appartient à l’IPAG (Grenoble).

Le CNES est en charge des opérations de proximité des CubeSats Juventas et Milani, en terme de pilotage des trajectoires et de programmation des instruments, depuis la séparation du vaisseau mère Hera jusqu’aux atterrissages respectifs sur les astéroïdes. Ces opérations se font en collaboration avec les différents partenaires industriels (SpaceBel, GomSpace, Tyvak) et avec les équipes des instruments des CubeSats (IPAG, ROB, Helsinki Univ, INAF, UNIBO).

Contacts CNES

Cheffe de projet
Aurélie MOUSSI
Courriel : aurelie.moussi at cnes.fr

Responsable Système
Pâmini ANNAT
Courriel : pamini.annat at cnes.fr

Responsable thématique Planètes et petits corps du Système Solaire
Francis ROCARD
Courriel : francis.rocard at cnes.fr

Responsable thématique Surveillance de l'Espace
Pascal FAUCHER
Courriel : pascal.faucher at cnes.fr