Proposition de Sujet de Thèse pour Contrat Doctoral UNS
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Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Nice Sophia Antipolis UFR Sciences Proposition de Sujet de Thèse pour Contrat Doctoral UNS Adresse e-mail à utiliser pout toute correspondance : [email protected] Titre de la thèse Modélisation des processus d’impact et de surface des petits corps : interprétation des observations, implications sur leurs propriétés physiques, et support aux opérations des missions spatiales Thesis Title Modeling of impacts and surface processes on small bodies: interpretation of observations, implications on their physical properties, and support to space mission operations Directeur de Thèse (HDR ou assimilé) Nom : Michel Prénom : Patrick Téléphone : 06 88 21 28 33 Courriel : [email protected] Laboratoire d'accueil LAGRANGE Co-directeur Nom : Prénom : HDR : Unité de recherche : Téléphone : Courriel : Domaine Scientifique DS3 - Sciences de la Terre et de l'Univers, Espace Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Nice Sophia Antipolis UFR Sciences Description du sujet Les années à venir vont être riches en données d’observations concernant les petits corps du Système Solaire. En particulier, deux missions de retour d’échantillon d’astéroïdes dont nous sommes co-I, Hayabusa 2 (JAXA) et OSIRIS-REx (NASA), arriveront sur leur astéroïde respectif en 2018. De plus, les programmes d’observations au sol auxquels l’OCA participe (e.g. NEOShield-2) continueront à fournir des données précieuses sur les propriétés physiques et de composition de ces petits corps. L’interprétation des données d’observations (in-situ pour les missions spatiales, depuis la Terre pour les observations au sol) nécessite une bonne compréhension des processus physiques que ces petits corps subissent au cours de leur histoire (impacts, processus de surface). Cette compréhension est cruciale pour accéder aux propriétés inobservables à partir de celles observées. Ces propriétés sont de véritables traceurs de l’histoire du Système Solaire. En effet, les petits corps représentent différentes étapes sur la route rocheuse conduisant à la formation des planètes. Ils ont des histoires fascinantes à nous raconter sur la formation et l’évolution de notre Système Solaire qui pourraient même être extrapolées aux autres systèmes planétaires. L'objectif de cette thèse interdisciplinaire, qui fera appel à des expertises qui intéresseront aussi le laboratoire Géoazur, est de développer des simulations numériques d’impact et de comportement du milieu granulaire (régolite) présent à la surface des petits corps. Celle-ci est soumise à des processus variés au cours de son histoire et il s’agit de comprendre comment elle réagit à ces processus (e.g. impacts, vibrations, contraintes thermiques, effets dus à la rotation, etc). Pour cela, deux types de modélisations seront poursuivies. Concernant les impacts, un code basé sur la technique SPH, incluant des modèles d’endommagement adaptés aux petits corps sera utilisé et enrichi avec les nouvelles connaissances sur la physique des impacts. Un code N-corps basé sur la méthode discrète des sphères molles sera exploité pour étudier la dynamique du régolite dans les conditions de gravité adaptées. Ce code sera aussi utilisé pour simuler l’interaction des instruments à bord des missions spatiales (mécanismes de récolte d’échantillon, atterrisseur) avec le régolite, afin de guider le choix des sites les plus adaptés pour ces instruments. Il servira aussi à l’étude des projets de missions tels que la mission AIDA, en collaboration avec l’ESA et la NASA, dans laquelle l’OCA a la responsabilité scientifique, et qui a pour but de déployer un atterrisseur pour caractériser un astéroïde double et d’effectuer un test de déviation par un impact haute-vitesse en 2022. Description of the thesis The coming years are expected to be particularly fruitful in terms of observations of small bodies of our Solar System. In particular, two asteroid sample-return missions in which we are co-Investigators (co-Is), namely Hayabusa 2 (JAXA) and OSIRIS-REx (NASA), will both arrive on site in 2018. Moreover, OCA is participating to several ground-observation programs (e.g. NEOShield-2), which will continuously provide precious data on physical properties and composition of small bodies. The interpretation of observational data (in-situ for space missions and from Earth for ground-based observations) requires a good understanding of the physical processes Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Nice Sophia Antipolis UFR Sciences undergone by small bodies during their lifetime (impacts, surface processes). This understanding is crucial to derive unobservable properties from observable ones. These properties are genuine markers of the history of our Solar System. In fact, small bodies represent different phases of the planetary formation. By studying them, we can learn a lot about formation and evolution of our Solar System, and even about exoplanets systems by extrapolation. The interdisciplinary aspect of this thesis will raise several points of interest common to Lagrange and the Geoazur laboratories. The objective of this thesis is to develop numerical simulations of impacts and of the behavior of the granular medium (regolith), which is present at the surface of small bodies. Small bodies surfaces undergo several processes during their lifetime and the challenge is to understand how the surface reacts to these processes (e.g. impacts, vibrations, thermal stress, rotational effects, etc). To do so, two different kinds of numerical simulations will be performed. Impacts will be studied with a code based on the SPH method, including models of damages adapted to small bodies and enriched with new models accounting for progresses in the understanding of impact physics. Regolith dynamics under proper gravity conditions will be performed with a N-body code based on the soft-sphere discrete elements method. This code will also be used to simulate the interaction between on-board instruments and the regolith layer (sampling, lander), in order to select a proper landing site for these instruments. Finally this code will support preliminary studies for new space missions, such as the AIDA mission aiming to send a lander on a binary asteroid and to test an asteroid deflection by high-velocity impact in 2022. This mission results from a collaboration between ESA and NASA, with OCA leading the scientific investigations. Informations complémentaires Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
