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Space capsule entering Earth's atmosphere detected with distributed acoustic sensing

by Matt Entrée d'une capsule spatiale dans l'atmosphère terrestre détectée par détection acoustique distribuée

Par Matt Williams, Universe Today

La capsule de retour d'échantillons de la mission OSIRIS-REx de la NASA est visible peu après son atterrissage dans le désert, le dimanche 24 septembre 2023. Crédit : NASA

Le 3 décembre 2018, la sonde OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer) de la NASA a rejoint avec succès l'astéroïde géocroiseur (NEA) 101955 Bennu. Au cours des deux années suivantes, la mission a collecté des échantillons de roche et de régolithe à la surface de l'astéroïde. Le 24 septembre 2023, la capsule de retour d'échantillons (SRC) de la mission est entrée dans l'atmosphère terrestre et a été collectée par les scientifiques de la NASA. L'analyse de ces échantillons permet déjà de mieux comprendre les conditions qui prévalaient au début du système solaire.

Selon une étude récente, la trajectoire et le moment connus du retour de la capsule spatiale spatiale (SRC) ont offert une occasion rare d'enregistrer les signaux géophysiques produits par la capsule grâce à une nouvelle méthode. Se déplaçant à des vitesses hypersoniques lors de son passage dans l'atmosphère, le retour de la capsule spatiale spatiale a provoqué un bang sonique qui a percuté le sol. À l'aide d'interrogateurs à détection acoustique distribuée (DAS) et de câbles à fibres optiques drapés en surface, l'équipe a réalisé le premier enregistrement d'une rentrée de SRC par détection acoustique distribuée.

L'équipe était dirigée par le Dr Carly M. Donahue et composée de ses collègues de la Division des sciences de la Terre et de l'environnement du Laboratoire national de Los Alamos (LANL), du Département de géosciences de l'Université d'État du Colorado et de Silixa LLC, développeur de capteurs distribués à fibre optique. L'article détaillant leurs conclusions, « Détection d'une capsule spatiale entrant dans l'atmosphère terrestre par détection acoustique distribuée (DAS) », a récemment été publié dans la revue Seismological Research Letters.

Depuis la fin de l'ère Apollo, les scientifiques étudient les capsules de retour d'échantillons rentrant dans l'atmosphère terrestre. Ces études ont permis aux scientifiques de développer des méthodes sûres et efficaces pour les missions de retour d'échantillons et de mieux comprendre l'entrée atmosphérique des météoroïdes et des astéroïdes. Jusqu'à présent, ces études utilisaient des capteurs infrasons et sismiques pour enregistrer les signaux géophysiques obtenus. Cependant, le Dr Donahue et son équipe ont vu une opportunité, car la trajectoire et le moment de la SRC de la mission OSIRIS-REx étaient connus à l'avance.

omme le Dr Donahue l'a expliqué à Universe Today par courriel, la rentrée atmosphérique était l'occasion de tester les systèmes DAS équipés de câbles à fibre optique afin d'enregistrer les effets géophysiques produits par le bang sonique. « Les systèmes DAS interrogeant une fibre optique sont encore relativement rares », a-t-elle déclaré. « Connaître à l'avance la trajectoire précise nous a donné la rare opportunité de placer plusieurs interrogateurs DAS près du point de réchauffement maximal et d'enregistrer le bang sonique à l'impact. »

L'équipe a rapidement déployé deux interrogateurs DAS et plus de 12 km de câbles à fibre optique posés en surface. Leur réseau comprenait six paires de sismomètres et de capteurs d'infrasons colocalisés, tous répartis sur deux sites près de la ville d'Eureka, dans le désert du Nevada. Comme l'a décrit le Dr Donahue :

« Une fois que l'équipe a pris le coup de main pour dérouler les quatre bobines de fibre optique, chacune pesant plus de 100 kg, l'installation et la récupération de la fibre ont pris moins de temps que l'installation des six stations sismiques et infrasons colocalisées. Environ 5 km de fibre optique se trouvaient à l'aéroport local d'Eureka, où de nombreuses autres équipes déployaient des capteurs tels que des capteurs infrasons, sismiques et GPS. Les 7 km restants se trouvaient le long d'un chemin de terre isolé dans la vallée de Newark.»

Grâce à ce réseau, l'équipe a obtenu un profil saisissant du bang sonique lorsqu'il a touché le sol. Les interrogateurs DAS ont enregistré une arrivée impulsive avec une coda étendue présentant des caractéristiques similaires à celles enregistrées par les sismomètres et les capteurs infrasons. Alors que les capteurs traditionnels ne mesurent les bangs soniques qu'en un seul point, le Dr Donahue a expliqué que les données de son équipe ont révélé comment le front d'onde du bang s'est transformé lorsqu'il a touché le relief irrégulier du Nevada.

Outre le fait qu'il s'agit de la première fois que ces méthodes sont utilisées pour enregistrer la rentrée d'un SRC, les résultats de ce test pourraient avoir des implications importantes pour la prédiction d'impacts potentiels de météores et d'astéroïdes. Le Dr Donahue a déclaré :

Grâce à un réseau extrêmement dense de capteurs, le DAS permet de mieux caractériser la trajectoire et la taille d'un météore. La topologie du sol (par exemple, les collines) est connue pour influencer le front d'onde enregistré à la surface de la Terre. Grâce à une ligne dense de capteurs couvrant les variations d'altitude de la Terre, ces effets pourraient être mieux pris en compte et permettre une caractérisation plus précise de la trajectoire d'un météore.

Après l'achèvement de sa mission principale, OSIRIS-REx, la NASA a préparé le vaisseau spatial pour la phase suivante de sa mission. En 2029, le vaisseau spatial, rebaptisé OSIRIS-APEX (Apophis Explorer), rejoindra l'astéroïde géocroiseur 99942 Apophis et collectera un autre échantillon.

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TRADUCTION DU RESUME 

Entrée d'une capsule spatiale dans l'atmosphère terrestre détectée par détection acoustique distribuée

Le 3 décembre 2018, la sonde OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer) de la NASA a rejoint avec succès l'astéroïde géocroiseur (NEA) 101955 Bennu. Au cours des deux années suivantes, la mission a collecté des échantillons de roche et de régolithe à la surface de l'astéroïde. Le 24 septembre 2023, la capsule de retour d'échantillons (SRC) de la mission est entrée dans l'atmosphère terrestre et a été récupérée par les scientifiques de la NASA. L'analyse de ces échantillons permet déjà de mieux comprendre les conditions qui prévalaient au début du système solaire.

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COMMENTAIRES 

J 'attens les résultats d analyse   surl'astéroïde géocroiseur (NEA) 101955 

 ... Provient il du systeme solaire  ou d'une origine externe plus lointaine  ????

Quelle est l'origine des astéroïdes ?

Les astéroïdes sont formés de matériaux des débuts du système solaire qui ne se sont pas agglomérés pour former une planète. Les astéroïdes sont classés en trois catégories : La plupart des astéroïdes (environ 75 %) sont riches en carbone. Ces corps foncés font partie du groupe C d'astéroïdes.

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Quel est le phénomène physique à l'origine de la formation du Système solaire ?

La création du Système solaire remonte à environ 4,6 milliards d'années. Un gigantesque nuage de gaz et de poussière s'est effondré sur lui-même sous l'effet de forces physiques et a formé un disque protoplanétaire – une très vaste zone propice à la formation de planètes.

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More information: Chris G. Carr et al, Detection of a Space Capsule Entering Earth's Atmosphere with Distributed Acoustic Sensing (DAS), Seismological Research Letters (2025). DOI: 10.1785/0220240394

Journal information: Seismological Research Letters 

Provided by Universe Today 

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