Une fois arrivé en orbite de Bennu, OSIRIS-REx a passé une année à étudier l’astéroïde géocroiseur, en a dressé une carte en 3-D et en a collecté des échantillons pour les rapporter sur Terre afin de les analyser en laboratoire.

Chiffres clés

• 2110 kg : masse de la sonde
• 5 instruments à bord
• 121,6 g : masse des échantillons récoltés
• 4 laboratoires français impliqués

Dates clés

• 21 avril 2029 : Arrivée en orbite de l’astéroïde Apophis, 8 jours après son passage au plus près de la Terre
• 11 janvier 2024 : Ouverture du conteneur d’échantillons
• 24 septembre 2023 : La mission est renommée OSIRIS-APEX (APophis EXplorer)
• 24 septembre 2023 : Récupération de la capsule d’échantillons sur Terre
• 24 septembre 2023 : Ejection de la capsule d’échantillons
• 25 avril 2022 : La NASA prolonge la mission jusqu’en 2029
• 11 mai 2021 : Début du retour vers la Terre de la sonde
• 20 octobre 2020 : Le collecteur de la sonde OSIRIS-Rex touche la surface de Bennu
• 12 décembre 2019 : La NASA sélectionne le site de prélèvements à la surface de Bennu
• 31 décembre 2018 : Arrivée en orbite de l’astéroïde Bennu
• 22 septembre 2017 : Assistance gravitationnelle de la Terre
• 8 septembre 2016 : Lancement de la sonde OSIRIS-REx par Atlas V 411
• Mai 2011 : La NASA sélectionne le projet OSIRIS-REx

Le projet en bref

OSIRIS-REx (Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer) est la troisième mission du programme New Frontiers de la NASA qui regroupe les missions interplanétaires de classe moyenne. Elle a notamment pour objectif de rapporter des échantillons du sol d’un astéroïde appelé Bennu.

Cet astéroïde découvert en 1999 a un diamètre d'environ 525 mètres et décrit une orbite de 1,2 an autour du Soleil. Sa trajectoire coupe celle de l’orbite de la Terre et selon les données disponibles, il pourrait bien percuter celle-ci en 2182. L’un des objectifs de la mission est donc également de mieux estimer les risques de collision.

Le lancement d’OSIRIX-REx a eu lieu en septembre 2016, pour une arrivée en orbite autour de l’astéroïde en décembre 2018.

Les instruments (caméras, spectromètres, altimètre) ont commencé à étudier Bennu de fin 2018 à octobre 2020 : cartographie, éventuels dégagements gazeux, présence de satellites naturels. Ils ont également mesuré l’effet Yarkovsky. Cet effet modifie la trajectoire des astéroïdes les plus petits, typiquement moins de 20 km. La rotation de l’objet sur lui-même provoque la restitution de l'énergie solaire émise sous forme de rayonnement infrarouge dans une direction qui modifie lentement sa trajectoire. Cet effet est la principale cause des incertitudes sur la prédiction des trajectoires des astéroïdes géocroiseurs et donc sur leur probabilité d’impact avec la Terre. La mesure précise de l’effet Yarkovsky sur Bennu a permis d’affiner le calcul de son orbite et de mieux évaluer le risque d’impact.

Les instruments ont exploité également les images de la surface et ont cartographié l’astéroïde pour déterminer les sites potentiels pour le prélèvement de régolithe.

Le 20 octobre 2020, la sonde a réalisé un « touch-and-go » de quelques secondes afin de prélever un échantillon (entre 60 g minimum et 2 kg) à l’aide d’un bras robotisé. Le prélèvement a été stocké dans une capsule analogue à celle de la sonde spatiale STARDUST. OSIRIS-REx a accompagné l’astéroïde pendant encore 2 ans avant d’effectuer les manœuvres de retour sur Terre le 10 mai 2021 pour une arrivée le 24 septembre 2023.

La capsule contenant les échantillons de Bennu a été larguée le 24 septembre 2023, 4 heures avant son entrée dans l’atmosphère à une distance de 100 000 km de la Terre, puis elle a effectué une entrée balistique dans l’atmosphère de la Terre, protégée de son bouclier thermique, pour atterrir dans le désert de l’Utah aux Etats-Unis à 16h52 heure de Paris. Il a fallu alors surveiller la descente pour retrouver la capsule puis vérifier au sol pour qu’il n’y a pas eu de fuite de son contenu, et que celui-ci n’a pas été contaminé par l’environnement terrestre.

Une fois la récupération effectuée, la capsule a été envoyée par hélicoptère dans un centre local où la capsule a immédiatement été mise sous un flux d’azote afin d’éviter toute contamination. Puis la capsule a été envoyée au Johnson Space Center et placée dans une salle blanche spéciale où les premières analyses d’urgence, non destructrices, ont été faites : avant même l’ouverture de la capsule, le gaz contenu autour des échantillons a été pompé puis analysé. Environ 70 g ont été récupérés à l’extérieur du conteneur. En janvier 2024, le conteneur a enfin pu être ouvert et ~ 50 g supplémentaire ont été trouvés.
Une équipe scientifique internationale, instigatrice de la mission, d’environ 200 personnes, est chargée des premières campagnes d’analyses et s’est octroyée à peu près un quart de la masse totale des échantillons.

Rôle du CNES dans le projet

Le CNES n’a pas fourni d’instrument pour cette mission mais il soutient les travaux de plusieurs co-investigateurs impliqués dans le projet :

• Patrick Michel du laboratoire LAGRANGE est impliqué dans les groupes de travail pour l’étude de la dynamique et évolution du régolithe et sur le lien avec les météorites carbonées ;
• Marco Delbo du laboratoire LAGRANGE est impliqué dans les groupes de travail pour l’étude de la dynamique et évolution du régolithe et sur les Analyses Thermiques (afin d’évaluer l’effet Yarkovsky).
• Antonella Barucci du LESIA est impliquée dans des groupes de travail sur la minéralogie et la caractérisation physique : Spectral Analysis Working Group (SAWG), Thermal Analysis Working Group (TAWG), Imaging Processing Working Group (IPWG), Astronomy and Photometry Working Group (APWG). Plusieurs autres membres du LESIA collaborent également à la mission OSIRIS-Rex : Sonia Fornasier, Frederic Merlin, Marcello Fulchignoni, Alice Praet, Prasanna Deshapriya et Pedro Hasselmann.
• Guy Libourel du laboratoire GeoAzur est impliqué dans les groupes de travail pour l’étude du régolithe et du lien avec les météorites carbonées. Il a analysé les variations de température de Bennu afin d’évaluer leur impact sur la taille des grains de régolithe et déterminer ainsi l’endroit le plus propice au prélèvement d’échantillons.
• L’équipe de Bernard Marty du CRPG a utilisé la spectroscopie de masse afin notamment d’analyser les gaz contenus dans la capsule, dans lesquels baignent les échantillons.

Contact CNES

Responsable thématique Planètes et Petits Corps du Système Solaire du CNES
Francis ROCARD
Courriel : francis.rocard at cnes.fr