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Earth Vulnerable to Major Asteroid Strike, White House Science Chief Says — **Artist's concept of an asteroid striking Earth.**
**Credit: NASA/Don Davis**

The world is still vulnerable to a potentially catastrophic asteroid strike, according to President Barack Obama's chief science adviser.

NASA has made substantial progress in finding the asteroids that pose the biggest threat to Earth, but there's still a lot of work to do, said John Holdren, director of the White House's Office of Science and Technology Policy.

"We are not fully prepared, but we are on a trajectory to get much more so," Holdren said today (Sept. 14) at NASA's Goddard Space Flight Center, during a discussion of the agency's planned Asteroid Redirect Mission (ARM). [Images: Potentially Dangerous Asteroids]

Holdren cited the February 2013 meteor explosion over the Russian city of Chelyabinsk and the 1908 Tunguska airburst as reasons to take the asteroid threat seriously.

The Chelyabinsk strike, which injured about 1,200 people, was caused by an object that is thought to be about 65 feet (20 meters) wide. The Tunguska event was much more powerful; a space rock perhaps 130 feet wide (40 m) exploded over a mostly unpopulated region of Siberia, flattening 800 square miles (2,070 square kilometers) of forest. Both strikes caught the world completely by surprise.

"We know that this does happen," Holdren said.

Strikes such as the Chelyabinsk impact are thought to happen once every hundred years, he added, while Tunguska is regarded as a once-in-1,000-years event.

But, Holdren said, "if we are going to be as capable a civilization as our technology allows, we need to be prepared for even those rare events, because they could do a lot of damage to the Earth."

"This is a hazard that, 65 million years ago, the dinosaurs succumbed to," he added. "We have to be smarter than the dinosaurs."

ARM can help educate us, Holdren said. In late 2021, NASA aims to launch a robotic probe toward a near-Earth asteroid; the current target is a 1,300-foot-wide (400 m) rock called 2008 EV5, but that’s not set in stone, agency officials said.

After it arrives at the asteroid, the spacecraft will pluck a boulder off its surface and then fly along with the space rock for a while, investigating the potential of a deflection strategy known as the "enhanced gravity tractor." (The standard gravity-tractor method calls for nudging a potentially hazardous asteroid off course over the course of years or decades, using the subtle gravitational tug of a tag-along robotic probe; this effect will be "enhanced" by the addition of the boulder's mass.)

The probe will then head back toward Earth, eventually placing the boulder in orbit around the moon. Astronauts aboard NASA's Orion space capsule will visit the purloined rock in the mid-2020s, agency officials have said.

The $1.25 billion ARM mission should help researchers learn more about asteroids and the resources they possess; demonstrate many of the technologies needed to get astronauts to Mars (which NASA aims to do before the end of the 2030s); help the agency practice human operations in deep space; and hone some of the skills that will be needed to deflect a potentially dangerous asteroid one day, Holdren said.

"The asteroid-retrieval mission makes sense in about five different ways," he said.

While smaller asteroids can do great damage on a local scale, experts think that space rocks must be at least 0.6 miles (1 km) wide or so to threaten human civilization. NASA scientists estimate that they have found at least 90 percent of these mountain-size, near-Earth asteroids, and none of them pose a threat for the foreseeable future.

Gravity tractors aren't the only possible defense against incoming asteroids. For example, dangerous space rocks could also be knocked off course by "kinetic impactors" (a series of spacecraft that slam into them). Some researchers have also proposed destroying asteroids with nuclear bombs; this is usually regarded as a last-resort strategy, to be used with space rocks that are discovered too late to deflect via gravity tractors and/or kinetic impactors.

Follow Mike Wall on Twitter @michaeldwall and Google+. Follow us@Spacedotcom, Facebook or Google+. Originally published on Space.com.

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Pour Yuri Milner, l’entrepreneur russe et philanthrope milliardaire qui finance les prix scientifiques les plus richement dotés et la recherche de vie extraterrestre, le ciel n’est pas la limite – et le Système solaire non plus. Soutenu par le physicien Stephen Hawking et d’autres appuis de poids, Yuri Milner a annoncé début 2016 son investissement le plus ambitieux à ce jour : 100 millions de dollars pour un programme de recherche visant à envoyer des sondes robotiques vers le système stellaire le plus proche en seulement une génération.

« L’histoire de l’humanité est faite de bonds en avant », avait déclaré le milliardaire russe peu après l’annonce de son investissement. « Il y a 55 ans, Yuri Gagarine est devenu le premier humain à aller dans l’espace. Aujourd’hui, nous nous préparons pour le prochain grand saut – vers les étoiles.»

« Breakthrough Starshot », le programme financé par Yuri Milner, a pour objectif de faire rentrer tous les composants d’une sonde robotique – les cameras, les détecteurs, les propulseurs de manœuvre et l’équipement de communication – dans une « nanosonde » de l’ordre de quelques grammes. Celle-ci serait suffisamment petite pour être accélérée à des vitesses très élevées, à l’aide de technologies également en développement : un réseau de lasers terrestres de taille kilométrique, capable d’émettre des impulsions de 100 gigawatts pendant plusieurs minutes à travers l’atmosphère ; impulsions qui frapperaient des « voiles solaires » de quelques atomes d'épaisseur et plusieurs mètres de large et les propulseraient vers les étoiles. Chaque photon de l'impulsion laser délivrerait une petite quantité de mouvement à la voile et à son chargement, mais dans le vide et l'apesenteur de l'espace, le torrent de photons libéré par un laser de l’ordre du gigawatt amènerait la nanosonde à des vitesses relativistes. « Sans de nouvelles méthodes de propulsion, nous ne pouvons tout simplement pas aller très loin, » a expliqué Stephen Hawking lors de l’annonce. « La lumière est la technologie la plus accessible. »

Lancées par milliers depuis un vaisseau mère mis en orbite autour de la Terre, chaque nanosonde déploierait sa voile et profiterait d’une impulsion laser pour accélérer à 20 % de la vitesse de la lumière – soit quelques 60 000 kilomètres par secondes. En utilisant un système d'optique adaptative sophistiqué (des miroirs qui se déforment en temps réel) pour conserver la cohérence et la précision de chaque impulsion malgré les turbulences de l’atmosphère, chaque impulsion posséderait une énergie équivalente à celle d'une fusée au décollage. Le réseau de lasers pourrait ainsi propulser une nanosonde par jour.

Ce réseau devrait être construit à haute altitude, dans un environnement aride, et dans l’hémisphère Sud – peut-être au sommet d’une montagne du Chili, d’Afrique du Sud ou même d’Antarctique –, quelque part où l'on voit directement la cible du projet Breakthrough Starshot : l'étoile double Alpha Centauri qui, à 4,37 années lumières, forme avec Proxima du Centaure le système stellaire le plus proche du nôtre. La Nasa a déjà envoyé cinq sondes sur des trajectoires qui les conduisent au-delà des limites du Système solaire, mais même la plus rapide d’entre elles mettrait plus de 30 000 ans à atteindre Alpha du Centaure. Les nanosondes du projet Breakthrough Starshot accompliraient ce même voyage interstellaire en seulement 20 ans. Dépourvue de système de freinage, elles récolteraient brièvement des informations sur les éventuelles planètes du système Alpha Centauri, qu’elle nous enverrait avant de s'enfoncer plus profondément dans l'obscurité de l'espace interstellaire, hors de portée de toute communication.

Pour Yuri Milner, « si cette mission se concrétise, elle nous en apprendra autant sur nous mêmes que sur Alpha Centauri ». Breakthrough Starshot est le concept le plus récent des initiatives Breakthrough, un ensemble de projets multidisciplinaires qui mobilisent des fonds privés pour tenter de répondre à des questions sur la vie dans l’univers. En 2015, toujours avec Stephen Hawking, Yuri Milner avait annoncé Breakthrough Listen, un projet à 100 millions de dollars s’étalant sur 10 ans, qui consiste à écouter plus d’un million d’étoiles et une centaine de galaxies pour tenter de déceler les signaux d’une potentielle civilisation extraterrestre. Il avait aussi annoncé le projet à 1 million de dollars Breakthrough Message, dont l’objectif est de composer des communiqués à diffuser vers l’espace à destination de toute éventuelle civilisation extraterrestre attentive. Comme Breakthrough Starshot, qui représente la plus grosse somme d’argent jamais dédiée exclusivement aux recherches sur le voyage interstellaire, ces autres initiatives constituent un tournant dans le financement de ces champs de recherche qui, en raison de leur nature particulièrement spéculative, ont longuement végété dans les tréfonds des financements scientifiques publics.

Grands projets, petites sondes

Les plans sérieux pour ce projet ont débuté il y a environ un an, quand Yuri Milner a consulté des experts qui ont réfléchi concrètement aux options envisageables pour rendre le voyage interstellaire possible. L’un d’entre eux, Avi Loeb, astrophysicien à l’université de Harvard et nouveau président du conseil consultatif de Breakthrough Starshot, a déjà proposé des idées étonnantes pour rechercher la vie extraterrestre.

Avi Loeb et ses collègues consultants ont souligné que nous sommes déjà capables chaque jour d’accélérer des particules subatomiques à une vitesse proche de celle de la lumière et que plus une sonde est petite, plus elle pourra voyager vite. « Si vous retirez la coque et l’interface d’un iPhone, ses composants électronique, y compris la caméra et les dispositifs de communications, ne pèsent que quelques grammes, » explique Avi Loeb. « C’est presque tout ce dont vous avez besoin pour une nanosonde et nous sommes sur le point de l’avoir grâce à la miniaturisation de l’électronique. »

Après avoir considéré, puis rejeté, des options aussi exotiques que des fusées propulsées par l’annihilation d’antimatière ou par la fusion nucléaire, les consultants se sont intéressés aux voiles solaires propulsées par laser, un concept apparu pour la première fois dans les années 1960. Ils se sont concentrés sur les travaux récents de Philip Lubin, un physicien de l’université de Californie à Santa Barbara, qui venait juste de mettre au point la « feuille de route » pour développer de minuscules sondes interstellaires propulsées par laser, dans le cadre d’une étude modestement financée par la Nasa. Après quelques modifications, ces plans ont fourni un modèle pourBreakthrough Starshot et Philip Lubin est désormais l’un des membres clés du projet.

« Le problème du voyage interstellaire peut-être abordé de deux manières, explique Lubin. Les fusées à antimatière ou à fusion nucléaire font partie d’une approche "réelle". Les lois physiques connues indiquent que ce sont des solutions réalistes, même si nous ne savons pas encore bien comment les mettre en pratique. La propulsion par distorsion de l'espace-temps ou par les trous de ver font partie d’une approche plus "imaginaire" – ce que j’appellerais des solutions fictives, parce que personne n'a la moindre idée de comment les réaliser. » Le concept de propulsion laser est, selon lui, une approche tout à fait réelle parce qu’il est à la fois « réaliste et réalisable ».

La feuille de route de Philib Lubin énonce les nombreux obstacles qu’une mission interstellaire à propulsion laser devra surmonter, tel que la synchronisation d'une multitude de petits lasers en un réseau de taille kilométrique et la fabrication d’une voile légère et fine comme une toile d’araignée, mais capable de résister à des impulsions laser de l’ordre de plusieurs gigawatts. Un autre problème sera de convaincre les responsables politiques d’autoriser la construction d’un tel système laser qui pourrait, en principe, être utilisé comme une arme. Les sondes devront transmettre leurs observations à la Terre en utilisant des lasers embarqués d'une énergie de quelques watts seulement – un problème potentiellement soluble en utilisant le réseau laser terrestre comme récepteur. Mais l’obstacle le plus important est simplement une question de prix : à un coût estimé d’environ 10 dollars par watt, la construction du réseau de laser à 100 gigawatt de Breaktrough Starshot coûterait 1000 milliards de dollars.

Mais si élevé cela que puisse paraître, il faut se souvenir que les prix du marché d’il y a 10 ans auraient rendu le projet 100 fois plus cher. Poussé par la forte demande des systèmes de télécommunications et par les projets de défense, le coût des technologies nécessaires à un réseau de lasers géant est divisé par 2 tous les 18 mois, selon Philip Lubin. Cette baisse exponentielle des coûts suggère que d’ici 10 ans, le prix des lasers pourrait passer de 10 dollars par watt à seulement 10 centimes. « Le projetBreakthrough Starshot consiste au fond à améliorer et à développer à une échelle bien plus grande des technologies critiques, en examinant ce qui permet ou empêche ce changement d'échelle », explique le physicien. « Si les prix ne bougent pas dans les 30 prochaines années, nous aurons de gros problèmes pour mener à bien ce projet. »

Selon Avi Loeb, il existe un autre obstacle, plus subtil, de l’ordre du phénomène social : le « facteur dérision », c’est-à-dire la tendance des gens à se moquer de concepts avant-gardistes. « Toute révolution scientifique ou technologique passe par une première phase durant laquelle elle est moquée, » développe Avi Loeb. « Parfois, la moquerie est issue de critiques valides, mais parfois elle n’existe que parce que le projet est différent et peut paraître étrange… Ce qui est sûr, c’est que la majeure partie de la communauté scientifique qui travaille sur des sujets dont on n'est pas censé se moquer – des sujets dont le facteur dérision est de zéro – font eux même une grande erreur en se moquant. » « Nous sommes sérieux, poursuit Avi Loeb. Nous découvrirons si, oui ou non, ce projet est réalisable et s’il ne l’est pas, nous l’admettrons et passerons à autre chose. »

Le rêve Centauri

Suivant la feuille de route modifiée de Philib Lubin, une grande partie des 100 millions de dollars de Yuri Milner serviront à financer le développement de solutions à une vingtaine d’obstacles techniques majeurs identifiés. Ces solutions pourraient ensuite donner naissance à un prototype, qui pourrait peut-être être construit pour quelques centaines de millions de dollars de plus. Du moment que les prix des technologies électroniques et photoniques continuent de baisser et que leurs performances continue d’augmenter, l’assemblage d’un système pleinement fonctionnel nécessiterait un financement de la même échelle que celui du Grand collisionneur de hadrons ou du télescope spatial James Web, c'est-à-dire plusieurs milliards de dollars – que Yuri Milner ne pourrait pas fournir seul. Les gouvernements ou bien des collectifs de philanthropes milliardaires pourraient alors participer. Avec Yuri Milner et Stephen Hawking, le troisième membre du conseil de direction de Breakthrough Starshot est d'ailleurs Mark Zuckerberg, le fondateur et président de Facebook.

« Cela doit être vu comme un effort collectif, parce que c’est seulement de cette façon que nous y arriverons », déclare Yuri Milner. « Il serait très excitant que nous y parvenions au cours de notre vie, comme nous l’espérons, mais si ce n’est pas le cas, nous transmettrons ce projet à la génération suivante – pas simplement comme une idée, mais comme une feuille de route et une technologie développées. Nous ne sommes pas à des centaines d’années d’accomplir cela, seulement à quelques décennies. Ces 100 millions de dollars ont pour objectif de servir pendant les prochaines années, pour permettre de se concentrer sur chaque obstacle que nous avons mis en lumière et de voir jusqu’où nous pouvons repousser la limite. »

En dehors du manque de matériel et de financement, l’une des craintes majeures des auteurs du projet était qu’aucune planète n’avait encore été observée dans le système Alpha Centauri à l’époque. Heureusement, une exoplanète vient d'être découverte en orbite autour de Proxima du Centaure,l’étoile la plus proche parmi les trois astres du système triple Alpha Centauri. Et quand bien même, selon Pete Worden, ancien directeur du centre de recherche Ames de la Nasa et directeur du projet Breakthrough Starshot, les nanosondes propulsées par laser pourraient aussi servir à plus long terme à explorer d'autres systèmes stellaires.

En plus de faire du voyage interstellaire une réalité, Breakthrough Starshot pourrait aussi avoir des applications plus directes pour nous, explique Peter Worden. Le réseau laser pourrait servir à détecter et à caractériser des astéroïdes potentiellement dangereux pour la Terre, et son réseau de miroirs déformables pourrait servir de télescope géant pour capter la lumière stellaire plutôt que de focaliser des lasers. Les lasers pourraient aussi propulser des sondes en direction des planètes de notre propre système solaire et envoyer des messions vers Mars en quelques heures ou vers Pluton en quelques jours pour quelques centaines de milliers de dollars par tir.

« Une fois que nous aurons lancé ces sondes et que nous aurons obtenu des images d'une planète orbitant autour d’une autre étoile, cela nous forcera à définire l'humanité comme un tout et ouvrira la voie à notre avenir commun, » pense Pete Worden. « C’est un projet qui, s'il fonctionne, nous amènera à repenser notre existence en tant qu’espèce mais aussi en tant qu’habitants d’une planète. »

Le lancement de Breakthrough Starshot permet déjà aux fondateurs desBreakthrough Initiatives de revoir leurs autres projets, tel que Breakthrough Listen. Si nous cherchons des planètes potentiellement habitables dans d’autres systèmes stellaires et utilisons des lasers pour y envoyer des flottilles de sondes miniaturisées les explorer, nous n’avons pas de raison de penser que nous sommes les seuls à le faire. Les sondes en elles-mêmes seraient invisibles : un vaisseau interstellaire de quelques grammes pénétrant la haute atmosphère terrestre à une vitesse de 20 % celle de la lumière dégagerait une énergie d’à peine une kilotonne, impossible à distinguer de celle des quelques météorites de l'ordre d’un mètre qui pénètrent notre atmosphère chaque année. L’un des lasers propulsant une telle sonde pourrait être détecté s’il achevait sa course dans l’un de nos télescopes les plus performants. La plus grande partie des efforts du projet Breakthrough Listen consiste à rechercher des signaux radios de communications extraterrestres, mais le projet s’intéresse aussi à tout potentiel signal lumineux en provenance de l’espace interstellaire.

Lors de la conférence annonçant le projet, Stephen Hawking a expliqué qu’il soutenait ce projet moins pour l'avancée scientifique que pour une question de survie. « La Terre est un endroit merveilleux, mais elle pourrait bien ne pas durer éternellement, » explique-t-il. « Tôt ou tard, nous devrons nous tourner vers les étoiles. Breakthrough Starshot est un premier pas prometteur sur cette route. »

Avi Loeb est du même avis : « Un jour, il faudra qu’on trouve une alternative à la vie sur Terre, et comme pour n’importe quel grand voyage, celui-ci doit commencer par un premier petit pas – on ne peut pas juste abandonner. Rappelez-vous ce que disait Oscar Wilde : " Nous sommes tous dans le caniveau, mais certains d’entre nous regardent les étoiles. ". Quand je regarde les étoiles, la nuit, elles ont l’air de petites lumières dans un grand vaisseau qui voyagerait à travers l’espace. Et à chaque fois je me pose la même question : y a-t-il d’autres passagers à bord de ce vaisseau, près de ces petites lumière ? Si ce projet se concrétise, nous pourrons leur rendre visite et découvrir la vérité.

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