Compter avec le chaos pour mettre un satellite en orbite

Dans l’univers, de nombreuses étoiles sont des systèmes binaires et tournent l’une autour de l’autre, qu’elles soient en contact ou distantes, selon les lois classiques de la gravitation et de l’attraction. D’autres corps célestes présentent également cette particularité. Avec leurs formes caractéristiques de pommes de terre, bon nombre d’astéroïdes et de comètes sont formés de deux excroissances, deux lobes en contact dont les chercheurs savent modéliser la trajectoire ou la vitesse, à la façon de deux sphères tournant l’une autour de l’autre, comme les étoiles binaires.

Physicien-théoricien à l’Institut UTINAM, José Lages s’intéresse au chaos. Il applique aux lois de la gravitation le savoir-faire

Modélisation de l'astéroïde en rotation 25143 Itokawa (à gauche) par un système binaire de contact / modèle d'haltère (à droite)

développé au laboratoire, fondé sur des calculs des plus complexes, pour observer les perturbations provoquées par le mouvement de ces corps célestes. « Caractériser le chaos et connaître son étendue sont en effet essentiels pour estimer les chances de succès de l’envoi d’un satellite d’observation en orbite autour d’un corps céleste. » En collaboration avec deux collègues, l’un de l’Observatoire Pulkovo de Saint-Pétersbourg et le second du laboratoire de physique théorique de Toulouse, José Lages a montré que la zone chaotique s’étend d’une façon d’autant plus importante autour d’un objet binaire que celui-ci tourne lentement. « Si l’objet tourne vite, les effets du chaos qu’il génère sont lissés ; à l’inverse, s’il progresse lentement, tous les effets sont comme détaillés et donc ressentis plus fortement. » Les chercheurs ont aussi calculé le temps pro­bable de survie d’un satellite dans une zone chaotique, dont les variations se complexifient encore à l’arri­vée de celui-ci. « Mais au-delà d’un certain seuil temporel, on ne peut plus savoir ce qui va se passer… Par définition, le chaos reste imprévisible ! »

Après avoir jeté les bases du phénomène physique, les chercheurs étudient aujourd’hui de façon plus ciblée le chaos généré autour de cinq comètes, d’une vitesse de rotation particulièrement lente, dont la comète de Halley. Leurs conclusions devraient aider les astronomes à choisir d’une façon plus éclairée la destination à donner à des satellites pour une mission d’observation de l’Univers…