Etude de la dynamique des astéroïdes géocroiseurs : application à (99942) Apophis

Dynamical study of the Near-Earth asteroids : application to (99942) Apophis

• Auteur / Autrice : David Bancelin
• Direction : William Thuillot, Daniel Hestroffer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Jury : Président / Présidente : François Mignard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : William Thuillot, Daniel Hestroffer, Richard P. Binzel, Rudolf Dvorak, Anne Lemaître, Detlef Koschny, Jean-Yves Prado
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Richard P. Binzel, Rudolf Dvorak

Mots clés

Mots clés contrôlés

GAIA (satellite artificiel)

Mécanique céleste

Astéroïdes croisant la Terre

Résumé

L'étude des astéroïdes croisant les orbites planétaires met en oeuvre en particulier l'astrométrie, la constitution puis l'exploitation de bases de données d'observations et enfin la modélisation dynamique. Dans une première partie, je dresserai un état de l'art sur notre connaissance des astéroïdes géocroiseurs. J'y présenterai les différentes familles dynamiques, la statistique de découverte ainsi que les différents types d'observations effectuées. Puis, je développerai une section consacrée au modèle dynamique utilisé en présentant les différentes forces pouvant agir sur les géocroiseurs ainsi que la détermination et la propagation d'orbite. Je présenterai ensuite une étude dynamique des astéroïdes géocroiseurs à travers l'exemple de l'astéroïde Apophis. J'y ferai une étude détaillée de la géométrie et de la dynamique de la rencontre proche entre Apophis et la Terre en 2029. Je mettrai l'accent sur les "trous serrures" (keyhole), terminologie nécessaire à notre compréhension et interprétation des risques de collision avec la Terre. J'exposerai ensuite l'apport de nouvelles observations (optiques et radars) sur la précision de son orbite à court et à long terme. Enfin, je présenterai dans une dernière partie, l'apport d'observations spatiales pour l'orbite d'Apophis à travers la mission Gaia. J'exposerai, dans ce même chapitre, la méthode utilisée pour la détermination d'orbite pour des objets nouvellement découverts par Gaia à partir de deux observations et d'une stratégie de suivi à partir de la Terre. Je mettrai un accent particulier sur la synergie de données sol et espace pour les objets du Système Solaire.

The study of asteroids's orbit croissing planetary orbits is handled with astrometry, acquisition and exploitation of databases dedicated to observations and dynamical modelisation. In the first part, I will present a state of the art of our knowledge of near-Earth asteroids. I will present the different dynamical families kown, discovery statistic as well as the kind of observations available. Then, a section will be dedicated to the dynamical model used, presenting the main forces acting on those asteroids. At the end, I will deal with orbit determination and propagation. Next, I will present a dynamical and geometrical analysis of the close encounter problem towards the example of the asteroid (99942) Apophis and its close encounter with the Earth in 2029. In this chapter, I will develop the senstive side of its orbit and I will introduce the terminology of "keyholes" necessary to our understanding and interpretation of the risk of collision with the Earth. Then, I will analyse the effect of new ground-based observations on its orbit focusing on the error propagation. The last part will the dedicated to the Gaia mission and its contributions to Apophis's orbit using its very accurate future data. After presenting the mission, I will analyse the effect of space data on the current and long term uncertainty of Apophis's orbit. Then, a chapter will the dedicated to orbit determination for poor observed asteroids, specially in the case of the Gaia mission were only two observations will be available. The error propagation will be analysed and I will also study the synergy of space and ground-based data for near-Earth asteroids.