Les astéroïdes - Futura

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Dossier>Lesastéroïdes
Futura-Sciences
14/11/2001-Par
J.Bertholon,S.Potot
Lesastéroïdes
Description des astéroïdes, un éventuel impact avec la Terre, les astéroïdes géocroiseurs, analyse
d'Eros,...
Page1/5-Lesastéroïdes
Lepremierjanvier1801,GiuseppePIAZZIdécouvritunobjetqu'ilpensad'abordêtreunecomète.Mais
aprèsquesonorbitefûtmieuxdéterminée,ilapparutévidentquecen'étaitpasunecomètemaisplus
vraisemblablement une petite planète. PIAZZI l'appela Cérès, en l'honneur du dieu sicilien de
l'agriculture. Cette découverte marque le début de l'exploration et la recherche sur la population
astéroïdale.
Vued'artistedeladoubleasteroide90Antiope.©ESO-CCBY 4.0
Maisqu'estcequ'unastéroïde?
Le mot astéroïde, choisi par William Herschel en 1776, vient du grecasteroeides signifiant " comme une étoile ",
car au télescope ces objets ne semblaient être que de petits points faiblement lumineux. C'est un petit objet
rocailleuxetirrégulier,detaillen'excédantpasquelquescentainesdekilomètresdediamètre.Actuellementplusde
390.000astéroïdesontétérépertoriésdanslesystèmesolaire.Lesastéroïdesontsouventétéappelés,aumilieu
dusiècle"lesverminesduciel".
Quoique les astéroïdes aient subi une substantielle évolution collisionnelle depuis leur formation, la plupart d'entre
eux ne se sont pas développés au niveau géologique, thermique ou orbital. C'est là que réside le principal intérêt
de l'étude des astéroïdes. De part leur petitesse, ces objets ont très vite évacué la chaleur originelle de la
nébuleuse protosolaire figeant ainsi la composition initiale de cette dernière. Ainsi l'étude des petits corps nous
renseignesurlesconditionsinitialesquiontprévaluàlanaissancedusystèmesolaire.
Les astéroïdes sont aussi importants parce qu'ils sont la source de la plupart des météorites. Certains astéroïdes,
lesgéocroiseurs,ouenanglaisEarthCrossingAsteroids(ECA)présententundangerpourlaTerrecarleursorbites
croisentcelledenotreplanète.
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomieasteroides-29/
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Page2/5-Descriptiondesastéroïdes
1.Généralités
Laceintureprincipaled'astéroïdesestunerégionduSystèmesolairesituéeentrelesorbitesdeMarset
Jupiter.©NASA/JPL-Caltech/T.Pyle(SSC)
Dimensions
Ellessontextrêmementvariables:dequelquesdizainesdemètresàplusde1000kilomètres.Cesdimensionssont
tout de même exceptionnelles, car la plupart des petites planètes n'excèdent pas un kilomètre.On remarque
également que plus un astéroïde est gros, plus il est sphérique. En dessous de 160 km de diamètre, leur
formedevientfranchementallongéeetirrégulière:cetteformeestdueàlagravité.
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomieasteroides-29/
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Orbites
Laplupartdesastéroïdessontrépartisdanslaceintured'astéroïdesquisesitueàprèsde400millionsde
kilomètres du soleil (entre l'orbite de Mars et de Jupiter). Mais certains astéroïdes s'écartent de cette
ceinture.LeursorbitestrèsexcentriquesleurpermettentdecroisercelledelaTerre,deMarsoud'autresplanètes.
Les planètes troyennes constituent d'autres spécimens particuliers de petite planète, évoluant en dehors de la
ceinture principale. Ce changement de trajectoire serait dû à une collision venue de l'extérieur de la ceinture.
Enfin,ilexistedesastéroïdestrèséloignésdusoleilquigravitentau-delàdel'orbitedeNeptune:ilsconstituent
laceinturedeKuiper.
2.Originedesastéroïdes
Les astéroïdes ne sont pas le résultat de l'éclatement d'une planète mais en fait celui de la fragmentation de
planétésimaux issus de la coagulation de poussières au cours de phénomènes cosmiques violents. Ces corps se
sontdoncformésenmêmetempsquelesoleilcarprovenantcommecedernierdelacondensationdelanébuleuse
protosolaire. Les astéroïdes ont un lien étroit avec le soleil, mais également avec les planètes issues elles-mêmes
d'unenouvellecoagulationdeplanétésimauxetd'autrescorps.Lamajeurepartiedecespetitesplanètessesitue
dans un anneau situé entre les orbites de Mars et de Jupiter. Departlaproximitédecettedernièreplanète,
l'agglomérationdeplanétésimauxaétéinterrompue,empêchantainsilaformationd'une5èmeplanète
déduiteparlaloideTitius-Bole.
Pourinformation,cetteloidonneempiriquementlesdistancesrelativesdesplanètesausoleilàpartirdesvitesses
de rotation de celles-ci. Elle nous dit finalement que la ceinture d'astéroïdes aurait dû, sans l'influence de
perturbationsgravitationnelle,s'agglomérerenuneplanète.
3.Identificationdesastéroïdes
L'identificationdesastéroïdesestréaliséedemanièrerigoureuse,suivantuneconventionparticulière.Ilsreçoivent
d'abord un numéro temporaire donné par leMiror Planet Center, indiquant l'année et le mois de la découverte : "
AAAAXY".
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomieasteroides-29/
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AAAA=annéedeladécouverte
X=moitiédumoisoùladécouverteaeulieue
Y=ordredeladécouvertedanscettemoitié
Par exemple, 1982DB est le deuxième astéroïde découvert dans la seconde moitié du mois de février. Une fois
l'orbiteconnue,ilsreçoiventunchiffreetunnom.
4.Classificationdesastéroïdes:compositionetpositiondanslesystèmesolaire
Troistypesd'astéroïdesontétédéterminésd'aprèsl'albédoetlesspectresémis(compositionchimique):
TypeC(carbonés:richeencarboneetélémentsvolatils)
Il comprend 75% des astéroïdes connus. Il serait associé à la classe des météorites chondrites carbonées. Ces
astéroïdes sont de couleur très foncée, due à une grande teneur en hydrocarbures, et ont donc un albédo très
faible("0,05).Ilsembleraitquecesoitlesmatériauxlesplusanciensdusystèmesolaire.
TypeS(silicaté)
17% des astéroïdes appartiennent à cette classe. Ils ont un albédo moyen (de 0,10 à 0,20) et absorbent
fortement la lumière bleue ainsi que les ultraviolets. Ils sont composés essentiellement de silicates de fer et de
magnésium.
TypeM(métalliques:richeenferetnickel)
Ces astéroïdes sont très rares. Ils réfléchissent très bien la lumière (albédo supérieur à 0,20) et correspondraient
auxmétéoritesmétalliques.Ilssontconstituésessentiellementdeferetdenickel.
Deuxautresclassesontétécrééessurcettebase:lestypesE,RetUpourunknown.
Page3/5-Lesastéroïdesgéocroiseurs(ECA)
1.UnemenacepourlaTerre?
Depuis une trentaine d'années seulement, nous commençons à prendre conscience de la possibilité d'une collision
d'unastéroïdeaveclaTerre.
LecélèbreMeteorCraterd'Arizona(1kilomètredediamètre)estlerésultatdel'impactd'unemétéorited'à
peine15mètresdediamètre.©SteveJurvetson-CCBY -NC2.0
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomieasteroides-29/
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D'après Steven Ostro (chercheur à la NASA), il y aurait 2.000 astéroïdes dont la taille dépasserait 1 kilomètre,
quelquescentainesdemilliersles100mètresetpeut-être150.000.000les10mètres.
Au début des années 1970, seulement 13 astéroïdes géocroiseurs ont été repérés : ce qui laissait entrevoir un
risquedecollisionpeuélevé.
Mais,c'estàcetteépoquequ'onaréaliséledangerprésentéparlesgéocroiseurs. En effet, les missions
Apollo ont montré que la multitude des cratères lunaires était due à l'impact d'astéroïdes. Si la Lune a subi un
bombardement intense, la Terre en a sûrement été elle aussi victime. Cependant, on retrouve peu de traces
d'impactssurlaTerreparcequ'elleestconstammentremodeléeparl'érosion,l'activitétectoniqueetlevolcanisme.
Le célèbreMeteor Crater d'Arizona (1 kilomètre de diamètre) est le résultat de l'impact d'une météorite d'à peine
15mètresdediamètre.Deplus,lechocd'unastéroïdede30mètresdediamètredégageuneénergieéquivalenteà
celledelabombeHiroshima.Suivantlatailledel'objet,lesconséquencespeuventdoncêtrecataclysmiques.
LeBarringerMeteorCraterprèsdeWinslow,enArizona,
Undesexempleslesmieuxconservésdecratèresd'impactsurTerre.
Pour Michel Grenon (astrophysicien à l'observatoire de Sauverny) la chute d'un astéroïde de quelques kilomètres
provoquerait des séismes majeurs, des éruptions volcaniques, des raz de marée monstrueux ainsi que des nuages
de poussières masquant les radiations solaires provoquant ainsi l'équivalent d'un hiver nucléaire. Pour exemple, le
cratèredeChicxulub(180kilomètresdediamètre),aulargeduYucatan,auMexique,aétécauséparlachuted'un
astéroïde de taille moyenne : 9 à 10 kilomètres de diamètre.Sa vitesse a été estimée entre 30 et 50
kilomètresparseconde.Ilacrééunevaguequiestremontéesur2.000kilomètresàl'intérieurdesterres,dans
laplaineduMississippi(ilya65millionsd'années)etaenpartiecausél'extinctiondesdinosaures…
Dessind'unecollisionastéroïde/TerrevueparlaNASA.
2.Quepeut-onfairepourprévenirunetellecatastrophe?
Lavitessedesastéroïdesétantconsidérable,ladétectionetlecalculdeleurtrajectoireenestrenduplusdifficile.
De bons télescopes permettent, avec un temps de pose de l'ordre de 20 minutes, de prendre une photo d'une
portiondeciel.Onyvoitdespetitspoints,représentantdesobjetsimmobiles, et des sortes de traînées souvent
assimilées à des astéroïdes. On calcule ensuite leur orbite, par extrapolation. Evidemment, plus ils sont gros et
proches,mieuxonlesdétecte.Maisunastéroïdenonidentifiéaupréalableet qui viendrait du centre du système
solaireseraitimpossibleàrepérervisuellement.
C'est ainsi qu'en 25 ans d'observations, on a identifié quelques 250 astéroïdes géocroiseurs. Les
astronomes estiment qu'on a repéré à peine 10 % des plus gros géocroiseurs. Afin de quantifier plus
précisémentlerisquedecollisionaveclaTerre,unprogrammedesurveillanceducielaétémisenplace.Appelé"
Spaceguard Survey ", ce programme utilisera un réseau de télescopes, de 2 ou 3 mètres de diamètre. L'objectif
recherché est de découvrir dans les 25 ans, 90% de l'entière population des ECA de taille kilométrique. Nous
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serionsàmêmedeprévoirl'évolutionorbitaldecesobjetsetdeprévenirtoutdangerdecollisionavecdesmoyens
quirestentàdéfinir.
Les grands cataclysmes sont particulièrement rares. Ils ne surviennent pas plus d'une fois tous les 100 millions
d'années. Quant à une catastrophe de moindre envergure, nous avons des chances d'y échapper puisque la
présencehumainenes'étendquesur3%delasurfacedelaTerre.
Enfin, l'histoire nous montre clairement que nous avons beaucoup à apprendre sur les astéroïdes. A ce sujet, en
février1996,laNASAalancéunesondeNEAR(Near-EarthAsteroïdRendezvous)quiseplaçaenorbiteautourde
l'astéroïde433Erosenfévrier2000.
Dessin:Nearenorbiteautourd'Eros.
Page4/5-Unexempled'astéroïde:433EROS
L'astéroïdeErosaétédécouverten1898parG.Witt(Allemagne)etA.Chalois(France).C'estlepremierastéroïde
quipossèdeunnommasculin:celuidudieugrecdel'amour.IlappartientàlafamilledesAmors,unedesfamilles
d'objetsquicontrairementàlaplupartdesastéroïdesn'ontpasleurorbiteconfinéeentrecellesdeMarsetJupiter,
mais qui peuvent s'approcher de celle de la Terre (NEA : Near Earth Asteroid) ou même couper son orbite (ECA :
EarthCrossingAsteroids).
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LasondeNEARShoemaker(NearEarthAsteroidRendezvous-Shoemaker),aétélancéele17février1996
parlaNASA,pouratteindrel'astéroïde(433)Éros.©NASA/JPL/JHUAPL
Ce n'est pas le cas d'Eros. Eros est le deuxième plus gros astéroïde NEA et le premier découvert. Cette
caractéristique orbitale suscite actuellement de nombreuses études sur les risques de collisions. L'étude de sa
compositionpeutnousrenseignersurlesystèmesolaireprimitif.Parailleurslaproximitéfaciliteleurexplorationpar
dessondesspatiales.
1.LamissionNearEarthAsteroidRendez-vous(NEAR)
Lamission"Near-EarthAsteroidRendez-vous"(NEAR)estlapremièreduprogramme"Discovery"uneinitiativedela
NASA pour observer les petites planètes proches de la Terre. Son but est de se mettre en orbite autour de
l'astéroïde433Eros.Soncoûtmaximumaétéfixéà150millionsdedollarspourlaconstruction,lelancementetle
suivi. La mission NEAR est dirigée par le laboratoire universitaire de physique appliquée de Johns Hopkins dans le
Maryland.NEARfutlancéele17février1996.Aprèstroisansdevoyageetdesproblèmesdepropulsion,elles'est
mise en orbite autour de l'astéroïde Eros le 14 février 2000 pour environ un an. Durant son trajet, la sonde est
passéeà1200kmd'unastéroïdedeclasseC:253Mathilde.
ButdelamissionNEAR
Comme le premier engin à se mettre en orbite autour d'un astéroïde, la mission NEAR promet de répondre à des
questionsfondamentalessurlanatureetl'originedesobjetsprochesdelaTerre.Cesobjetssonintéressantpour
plusieursraisons:
CesobjetssontàlasourcedescorpsquisontentrésencollisionaveclaTerreetquiontinfluencé
l'évolutiondel'atmosphèreetdelavie.Lacompositionetlaprovenancedesastéroïdesestlaclédulien
entrelesmétéoritesetlesastéroïdes,etpeutéluciderlanaturedesimpactsdesastéroïdessurlaTerre.
Cettemissionpourraitdoncrésoudreleparadoxephotométrique:lesastéroïdeslesplusabondantssontde
typeCalorsquelesmétéoritessontessentiellementdetypeS.
Lanaturedusystèmesolaireprimitifestpréservéesousplusieursformescommelesastéroïdes.
LesastéroïdesprochesdelaTerre,contiennentdonclesclésdelanaturedesplanètesdusystèmeinterne
dontfaitpartilaTerre.
LamissionNEAReffectuelespremièresmesuresquantitativesdelacompositionetdelanatured'unastéroïde.Ces
mesuressontanalyséesparl'AcadémiedesSciencesetreprésententl'objectifscientifiqueprincipaldel'exploration
descorpsprimitifs.LebutscientifiquedelamissionNEARestdemesurer:
Lespropriétésgénérales:taille,forme,volume,masse,gravitéetrotation.
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Lespropriétésdelasurface:compositionélémentaireetminérale,géologie,morphologieettexture.
Lespropriétésinternes:distributionmassiqueetchampmagnétique.
LasondeNEAR
La sonde a la forme d'un prisme hexagonal avec 4 panneaux solaires et une antenne radio fixe de 1,5 m. Elle
contientlematérielsuivant:
SpectromètresderayonsXetgamma(XGRS)pourdéterminerlafluorescencedecertainsélémentsde
surfacesousl'influencedusoleil,lesémissionsetlaradioactivitédel'astéroïde.
Spectrographed'imagerieinfrarouge(NIS)pourdéterminerl'abondancerelativedesminérauxcommeles
pyroxènesoul'olivine.
Unecamérad'imageriemultispectrale(MSI)pourdéterminerlaforme,lescaractéristiquesdelasurfaceet
unecartedeladistributiondesminéraux.
Unaltimètrelaser(NLR)pourdéterminerlatopographieetconstruireunmodèledel'astéroïde.
Unmagnétomètrepourmesurerlechampmagnétiqued'Eros
UneradiopourmesurerlesvitessesradialesparrapportàlaTerre(effetDoppler).
LechampdegravitéestestiméàpartirdelatrajectoiredeNEARautourdel'astéroïde.
TouteslesdonnéessontenvoyéessurTerre,analyséesetpubliéesentempsréel.
Schém adelasondeNEAR.©NASA
2.Descriptiond'Eros
Propriétésgénérales
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ErosestunastéroïdedetypeS,sujetd'undébatsurlarelationaveclesmétéorites(D'oùlesmétéoritesviennentils ?). Un des buts de la mission NEAR est de déterminer l'abondance relative des éléments clés (fer, silicium,
magnésiumouautres)associésavecd'autresminéraux.Cerésultatpourraitrépondreàcedébat.Lamassed'Eros
estde5.1015kg.
Eros a une forme allongée en forme de pomme de terre avec des dimensions estimées de 40,5 par 14,5 par 14,1
km. Il est un des trois astéroïdes proches de la Terre dont le diamètre est supérieur à 10 km. Eros présente une
formeconcaveàsasurface.Cetteformeaétédéterminéeparuneanomalielorsdesarotation.Sonalbédoestde
0,16.
UnevuedeEros©NEARProject,NLR,JHUAPL,GoddardSVS,NASA
On note une différence dans la répartition des minéraux. En effet, les pyroxènes sont plus concentrés d'un coté
quedel'autre.Deplus,onnotelarépartitionopposéepourl'olivine.
Il n'y a ni atmosphère ni eau sur Eros d'après les données actuelles. La température diurne est de 100°C et la
températurenocturneestde-150°C.
Lagravitéd'Erosestfaiblemaissuffisantepourquelasonderesteenorbite(unobjetde45kgsurTerrepèse30
gsurErosetunobjetlancédelasurfacedel'astéroïdeà10m/sestmissurorbite).
Compositionchimique
Les premières données sur la composition minéralogiques d'Eros nous démontrent la présence de magnésium, de
fer,desiliciumetprobablementd'aluminiumetcalcium.Ellesontétéobtenuesgrâceàuneémission(explosion)du
soleil qui a excité les minéraux de l'astéroïde et qui ont émis des rayons fluorescents analysé par la sonde. Cette
analyseestunbonusàlamissionpuisquenonprévue.
Lescratères
La première détection du laser nous montre la topographie de l'astéroïde en répertoriant les creux et les bosses
situés en surface. La sonde envoie régulièrement des images multispectrales d'Eros. Son orbite autour de
l'astéroïde facilite sa tâche et les différences d'illumination permettent d'augmenter les contrastes d'altitude. Ces
images nous présentent des chaînes de cratères (jusqu'à 80 m de diamètre et 10 m de profondeur), des rochers
d'aumoins50metdegrandesridesquis'étendentsurquelqueskilomètresensurface.
Visiblesurlesflansdebeaucoupdecratères,onpeutobserverdumatérielfragmentéàlasurfacedel'astéroïde:
le régolithe. Il serait dû aux impacts sur l'astéroïde. A la suite de cette étude, on peut remarquer qu'Eros est
couvertdecratèresdontlediamètreestinférieurà1,5km.
Latotalitédelasurfaced'Erosaétérépertoriée,mesuréeetanalysée.
3.Erosdanssonenvironnement
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Contrairementauxastéroïdesdontlatrajectoireestgénéralementsituéedansleceintured'astéroïdeentreMarset
Jupiter, Eros fait parti des astéroïdes qui sont proches de la terre (ceinture interne). Il serait issu d'une comète
morte ou d'un fragment de collisions d'astéroïdes. On connaît environ 250 astéroïdes proches de la Terre et les
spécialistesestimentà1000ceuxquiontundiamètredeplusd'unkm.
Uneorbiteinhabituelle
Eros fait parti du groupe des Amors avec une orbite qui croise celle de Mars mais pas celui de la Terre. Sa
trajectoire est elliptique autour du soleil et sa période de révolution est de 1,76 ans. Son orbite est inclinée de
10,8degrésparrapportauplandel'écliptique.L'excentricitédesonorbiteestde0,223.Sadistanceminimumau
soleil (périhélie) est de 1,13 UA (169.000.000 km) et sa distance maximale au soleil (aphélie) est de 1,78 UA
(266.000.000km).Sadistancemoyenneausoleilestdoncde1,46UA(218.000.000km).
ErosaapprochélaTerreen1901,1931etle23janvier1975.LadistanceTerre-Erosétaitde0,15UA(22.000.000
km), la plus petite connue dans ce siècle. A cause de ces rapprochements répétés, Eros est devenu un objet
importantdanslamassedusystèmeTerre-Lune.
L'orbited'EroscroiseceluideMarsauniveaudesonpérihélie,maisl'inclinaisondel'orbited'Erosréduitlerisquede
collision. Mars n'a jamais été à moins de 0,24 UA d'Eros alors que la Terre a été à 0,15 UA de l'astéroïde. Ce
phénomènes'estproduitenjanvierquandErosétaitàsonpérihélie.LaTerreacetteépoqueétaitaussiprochedu
sien(0,984UA).
Orbitesdeplanètesetd'astéroïdespeuventchangersurdetrèslonguespériodes.Lesdonnéesaccumuléesseront
doncsûrementvérifiéespendantlesprochainescentainesd'années.
Axederotation
Eros possède une période de rotation de 5,27 heures. L'axe de rotation d'Eros est proche du plan de son orbite,
commelaplanèteUranus.Cecidonneàl'astéroïdedes"saisons"exagérées:mêmesilanotiondesaisonssurun
astéroïderesteunpeuutopique.Enmars,c'estl'étésurlepôleNord:l'ensoleillementestcontinu.L'équivalentde
l'équinoxed'automnesurTerreseravisiblesurErosaumoisdejuin.Acetteépoque,lepôleSudrentreradansune
périoded'ensoleillementcontinude12moisalorsquelepôleNordseradanslenoir.
Page5/5-Conclusion
L'étude des astéroïdes présente donc plusieurs intérêts. Le premier réside dans l'étude de leur composition. En
effet, certains astéroïdes présentent une composition chimique proche, voire identique à celle du système solaire
primitif. Mais l'étude de la structure de ces objets est assez récente et n'est possible que par l'envoi de sondes.
Ainsi, la sonde NEAR en orbite autour de 433 EROS dès février 2000 nous a permis d'obtenir la première étude
approfondied'unastéroïde.
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Vued'artistepourlacaptured'unastéroïde.©NASA
L'étude des trajectoires de certains astéroïdes comme les ECA peut présenter un intérêt d'ordre préventif. En
effet, la détection d'un astéroïde géocroiseur aurait comme objectif de prévoir ou d'éviter une
hypothétiquecollisionaveclaTerreetainsiéviterl'extinctiondemilliersd'espècessurTerre(commeilya
65millionsd'années).
De ces études, on peut également dégager un intérêt économique. Les ressources sur Terre ne sont pas
inépuisables et on pourrait envisager de pouvoir exploiter les ressources minières des astéroïdes. On estime qu'un
kilomètre cube d'astéroïde de type M, c'est à dire métallique, contient 71.012 kg de fer, 1.012 kg de nickel et
suffisammentdecobaltpoursatisfairelaconsommationmondialependant3.000ans.
Enfin, dans un futur nettement plus lointain, les astéroïdes pourraient constituer d'avantageuses bases spatiales
de pré-colonisation du système solaire. En effet grâce à leurs ressources minières, ils peuvent approvisionner les
colonsenmatièrepremière.Deplus,deparleurfaiblemasse,doncleurfaiblegravité,l'énergierequisepourquitter
l'astéroïdehôteestbeaucoupplusfaiblequecellenécessairepourquitterleTerre.Maisbienentenducecirésulte
encoredudomainedelasciencefiction.
Sitesinternet
http://www.near.jhuapl.edu
http://www.echo.jpl.nasa.gov
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/text/eros.txt
http://www.bdl.fr/Granpub/nouvellesArchives.html
Ouvrages
"Dictionnairedel'astronomie",PhilippedeLaCotardière,Ed.LAROUSSE
"Lesystèmesolaire",ThérèseEncrenaz,Ed.DOMINOSFLAMMARION
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomieasteroides-29/
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