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Mis à jour
le 18/08/17
 L’exploration spatiale des comètes
 
 Bonne Année !

 

 

 

Réalisation d’une sonde

Pour réaliser la complexité de construction d’une sonde spatiale, faisons une comparaison avec l’automobile. La première voiture sans chevaux a été le fardier de Cugnot.

voituresonde
fardier de Cugnot voiture de formule 1 Spoutnik 1 Rosetta
fardier de Cugnot
(reconstitution, Bourbouze 1869)
voiture de formule 1Spoutnik 1
Rosetta
176320144 octobre 1957novembre 2014
250 ans plus tard…57 ans plus tard…

Cugnot a réalisé une maquette en 1763 ; il s’agissait d’une charrette dans laquelle le cheval était remplacé par une machine à vapeur. Le nom de fardier vient de la destination : il devait transporter les pièces d’artillerie.

Aujourd’hui, nous avons des voitures de formule 1, aux performances très supérieures. Entre les deux, seul le principe subsiste, mais la mise au point a pris 250 ans.

Les voitures de formule 1, comme les sondes spatiales, sont des engins exceptionnels, dans leur but et dans leur conception. Avec une légère différence : toutes les formules 1 poursuivent le même but, et donc la conception des nouvelles s’appuie largement sur les résultats antérieurs. Les sondes spatiales par contre, ont toutes des buts différents, même s’il y a parfois des ressemblances. Elles servent pour la science : une fois qu’on a mesuré une donnée, il est moins important de refaire la même mesure, et plus utile d’en immaginer une autre, nouvelle, qui apportera des renseignements aussi nouveaux. Glanée par une sonde de nature différente…

Tout ceci pour se rendre compte que la conception et la réalisation d’une sonde spatiale n’ont rien à envier à la formule 1. Les problèmes sont même plus divers, et plus complexes, ne serait-ce que par les vibrations (au lancement), le vide, le froid ou la chaleur, et les radiations auxquelles les sondes sont exposées pendant leur utilisation. Et bien sûr, il n’est pas question d’évoluer sur 250 ans…

Encore pire, entre l’idée et la récupération des données, il s’écoule 20 ans… dont 10 ans de voyage. Ainsi, les appareils embarqués, lorsqu’ils servent enfin, sont obsolètes depuis près de 20 ans.

Enfin, les sondes spatiales emportent un véritable laboratoire scientifique, le plus complexe possible, et miniaturisé à l’extrême ! La conception des instruments embarqués est très complexe, pour des raisons d’économie de poids, de volume, de consommation électrique. C’est une des raisons qui justifient le prix de ces sondes.

Prix de l’exploration spatiale

A propos de prix, certaines personnes se plaignent de l’argent ainsi gaspillé… On peut prétendre tout au contraire que cet argent est bien mieux placé que dans beaucoup d’autres domaines ! Pour exemple, la sonde Rosetta et son module Philae, qui sont en train d’explorer pour la première fois le noyau d’une comète in situ, ont coûté 2,1 milliards d’euros. Ce prix est étalé sur 20 ans, depuis le début de la conception, jusqu’à l’exploitation des résultats, et représente quelques dizaines de centimes d’euro par européen et par an. Les seuls progrès techniques faits pour la conception des instruments justifient amplement l’aventure. En effet, on utilise tous les jours des instruments semblables dans les laboratoire divers (pharmaceutiques par exemple), et les progrès accomplis pour le spatial ont des retombées positives dans ces laboratoires.

L’étude des planètes voisines, par quelques unes de ces sondes, nous a permi aussi de mieux comprendre la Terre par comparaison. Et cette meilleure compréhension peut s’avérer capitale pour notre avenir, si on cesse un jour de nier un bouleversement climatique pourtant évident.

L’immagination humaine est si fertile, que toute connaissance, même la plus inutile en apparence, trouve un jour des applications. Alors, le peu d’argent investi dans ces recherches s’avère fort bien placé !

On construit des rond-points partout en France. Coût unitaire moyen : un million d’euros.
Le prix de la sonde correspond donc à 2.000 rond-points.
Or il y en a 40.000 en France… sont-ils tous utiles ?.

Evolution depuis Spoutnik

Spoutnik 1 (compagnon en russe) pesait 83 kg, et mesurait 57 cm de diamètre. Il est resté célèbre grâce à son bip bip. Mais sur le plan scientifique, il était assez rudimentaire. Toutefois, ses émetteurs radio ont permi quelques expériences. La première est l’observation des propriétés radioélectriques de la haute atmosphère, par analyse des déformations du signal qui l’a traversée. La seconde concerne l’usure de l’orbite, due à la faible atmosphère restant au-dessus de 200 km d’altitude. Lorsque les batteries du satellite ont été épuisées, c’est par poursuite optique que les ingénieurs ont suivi l’évolution de l’orbite.

Il a été suivi par Spoutnik 2 le 3 novembre 1957. Engin de 508 kg, il emportait la petite chienne Laïka, qui n’avait qu’un aller simple… Les soviétiques ont ainsi été les premiers a envoyer un être vivant dans l’espace, et à l’y maintenir en vie… un certain temps.

Le premier satellite américain, Explorer 1, a été lancé le 1e février 1958. Il pesait 14 kg. Il a été placé sur une orbite très excentrique de 358 km de périgée, et de 2.250 km d’apogée. Sa petite taille, et les échecs qui l’ont précédé, l’ont fait nommer par dérision Pamplemousse. Il a toutefois une découverte à son palmarès, celle des ceintures de radiation de Van Allen. Il emportait un compteur Geiger, 5 capteurs de température, un micro (pour détecter les chocs de météorites), et un détecteur électrique à grille (un fil coupé par une météorite provoque la détection).

Il n’est pas question ici de passer en revue toutes les sondes qu’on a construites et lancée (avec succès ou non). Mais nous allons voir quelques instruments caractéristiques qui ont été utilisés dans de nombreux cas.

Types d’instruments

Que veut-on étudier ? Au début, on a mis l’accent sur l’environnement terrestre, qui était critique pour savoir s’il était possible d’envoyer quelqu’un là-haut ! Aussi, les compteurs de radiation, comme sur Explorer 1, ont été utilisés et perfectionnés au fil des expériences.

Très tôt, la télécommunication intercontinentale a été une préoccupation majeure. Le premier satellite de cette catégorie a été Echo, un simple ballon de plastique aluminié et gonflé à l’hélium. Plié dans la fusée, il a été gonflé sur orbite. Exposé au vide, il ne fallait pas beaucoup de gaz pour cela… Il a servi de simple réflecteur des ondes radio, inerte, et s’est progressivement dégonflé. Il n’a pas été très utile. Ses successeurs ont été actifs, c’est-à-dire qu’ils embarquaient une source d’énergie et des émetteurs récepteurs de radio. Puis sont venus les satellites de télévision, capable de retransmettre suffisament de données pour permettre la télévision intercontientale. Ceci est maintenant devenu complètement banal pour nous. De l’argent dépensé pour conquérir le cosmos nous sert donc aujourd’hui pour voir nos programmes favoris.

Des satellites météo ont été construits et développés. Ils emportent des caméras pour filmer l’état de l’atmosphère, des capteurs de température par infrarouge. C’est un usage commercial aujourd’hui.

Vint ensuite l’exploration plus lointaine, à commencer par la Lune. Le but fixé (en 1961) par le Président Kennedy d’envoyer un équipage sur la Lune et de le ramener (!) avant 1970 a motivé Russes et Américains. Dès lors, de nombreuses sondes ont été développées pour étudier l’espace entre Terre et Lune, puis le sol de la Lune. On ignorait sa structure ; on savait bien sûr que la Lune n’avait pas d’atmosphère (il suffit d’observer une occultation pour cela, la disparition instantanée de l’étoile montre que rien n’en absorbe la lumière autour de notre satellite). De ce fait, les météorites arrivent au sol à pleine vitesse, et doivent briser les roches. Ceci produit de la poussière, mais en quelle proportion ? La couche aurait pu être assez épaisse pour interdire un atterrissage. Ce n’est pas le cas, et des sondes se sont posées sans encombres.

La sonde soviétique Luna 1 lancée le 2 janvier 1959 devait s’écraser sur la Lune, mais le moteur a fonctionné un peu trop longtemps, et la sonde a raté la Lune. Mais elle a été la première à quitter la Terre, la première à survoler la Lune à faible distance (6.000 m), et la première encore à s’injecter sur une orbite héliocentrique. C’est donc la première planète artificielle.

Luna 3 a survolé la face cachée de la Lune. Elle embarquait un appareil photo, un laboratoire de développement et de tirage (oui, oui), et un bélinographe pour transmettre l’image ! Le plus remarquable est que tout ça a parfaitement fonctionné…

Le bélinographe est un instrument permettant le transfert par radio des images. La photo était enroulée sur un cylindre. Une cellule photoélectrique mesurait l’intensité lumineuse du premier point de l’image, et la transmettait. Puis, le chariot qui la portait se déplaçait disons d’un dixième de millimètre. Nouvelle mesure. Et on continue ainsi jusqu’à arriver au bord opposé de la photo. Là, on tourne le cylindre, de telle sorte que la photo tourne d’un dixième de millimètre devant le chariot. On balaye alors la deuxième ligne… et ainsi de suite jusqu’à avoir balayé toute la photo. Bien que primitif, ce mécanisme ressemble étrangement à nos scanner modernes. La seule différence est qu’ils possèdent une rampe de cellules, et non plus une seule.

Luna 9 a enregistré encore une première, elle s’est posée en douceur sur la Lune le 3 février 1966, et a envoyé une série de photos montrant le paysage du sol de notre satellite.

Luna 10 enfin, a été le premier satellite artificiel de la Lune. Il a étudié en particulier le champ de gravité de la Lune.

Les sondes Luna emportaient un magnétomètre triaxial, un détecteur de rayons cosmiques (effet Cerenkov), un détecteur piezoélectrique de météorites, des détecteurs d’ions (vent solaire), des compteur Geiger.

Côté américain, le programme Ranger avait pour but de photographier de très près la surface de la Lune. Les sondes étaient destinées à s’écraser au sol, après avoir envoyé des photos prises de plus en plus près. L’énergie est donnée par des panneaux solaires. Seules les trois dernières ont réussi à envoyer des photos. C’est pour cette série que la navigation trois axes a été développée, ainsi que le viseur d’étoile pour le repérage.

Le programme Surveyor est l’étape suivante. Elle consistait en un orbiteur et un atterrissseur sur la Lune. Vue la masse des engins, il fallait un lanceur puissant. Et pour cela, pour la première fois, de l’hydrogène liquide a été utilisé. Les sondes Surveyor sont seulement dédiées à la mise au point de la méthode d’atterrissage sur la Lune, elles n’ont pas eu de moyens scientifiques. Un radar altimètre est développé pour mesurer en direct l’altitude. Surveyor 1 se pose dans l’Océan des Tempêtes le 2 juin 1966. Elle transmet de nombreuses photos, dont une de l’un des pieds montrant qu’il ne s’est pratiquement pas enfoncé dans le régolithe. 4 autres missions seront réussies. Surveyor 5 a emporté un analyseur à rayons alpha, permettant une analyse élémentaire du sol lunaire au point d’atterrissage. Surveyor 7, enfin, a fait une analyse plus poussée du sol, à l’aide d’une petite pelle embarquée.

La lune étant toute proche, il est facile d’y prélever des échantillons de roche pour les analyser en laboratoire sur Terre. Mais ce ne sera pas le cas, au moins avant longtemps, sur les planètes.

Les programmes interplanétaires

Les américains se sont orientés essentiellement vers Mars, les russes vers Vénus ! Pourtant, les deux planètes présentent des caractéristiques bien différentes. Mars est plus loin du Soleil que la Terre, Vénus plus près ; la température à la surface de Mars est glaciale, elle est brûlante sur Vénus ; la pression atmosphérique est 100 fois plus faible que celle de la Terre sur Mars, 100 fois plus élevée sur Vénus…

Dans ces conditions, les techniques d’atterrissage sur ces deux planètes sont bien différentes. Se poser sur Mars, éloignement excepté, est un peu semblable à se poser sur la Lune. Toutefois, l’atmosphère, bien que ténue, oblige à embarquer un bouclier thermique, mais aussi permet l’usage d’un parachute. Sur Vénus, la densité énorme de l’atmosphère oblige à utiliser des parachutes après un freinage initial.

L’éloignement des deux planètes complique bien la technique. Les corrections de trajectoire doivent être bien précises pour que la sonde arrive sous le bon angle, sans quoi elle brûle dans l’atmosphère. L’alternative consiste à mettre la sonde en orbite, avant de larguer un atterrisseur. Les deux techniques ont été utilisées.

Les sondes russes sont les Venera, et certaines d’entre elles ont réussi à se poser sur le sol de Vénus. L’exploit est de taille, car la température au sol est de 480°. Les sondes, ainsi placées dans un four en pyrolise, n’ont jamais pu survivre beaucoup plus d’une heure. Assez pour obtenir des images du sol, avec une caméra fixe (comment réaliser un support mobile dans de telles conditions ?). Impensable d’utiliser un zoom. Alors, la solution a été un fish-eye, donnant une image nette de quelques centimètres jusqu’à l’infini. En contrepartie, l’image est considérablement déformée. Elle est cependant interprétable, et même on peut la redresser par anamorphose. Ces sondes ont étudié précisément l’atmosphère de Vénus.

Pour la petite histoire, les premières ont emporté une bouée, pour ne pas disparaître dans un océan… Ceci pour dire quel était l’état des connaissances sur la planète avant l’ère spatiale. Les éphémérides de Vénus étaient aussi mauvaise, et la position connue à 10.000 km près.

Les deux dernières sondes Venera ont emporté des radars, perçant la couche nuageuse et ont cartographié la planète.

Les sondes Vega étaient destinées à étudier la comète de Halley, en passant par Vénus qu’elles ont observée au passage. On les décrira plus loin.

Ce sont les américains qui ont réussi le premier survol de Vénus, avec Mariner 2. La température au sol est évaluée à 425°, l’atmosphère sèche est composée essentiellement de CO2, la pression au sol mesurée est de 20 fois celle de la Terre… Bien que ces données soient assez loin des valeurs exactes, elles écartent définitivement le mythe d’une planète humide, habitable. De plus, aucun champ magnétique n’a été détecté, ce qui fait que la planète n’est pas protégée des particules du vent solaire ou des rayons cosmiques.

Les américains ont cependant contruit une sonde, Magellan, qui a emporté un radar, comme les sondes Venera, et ont pu cartographier quasiment toute la planète, et mesurer les altitudes. Ceci permet de réaliser une carte complète de la surface, montrant tout son relief, ainsi que des images 3D de synthèse, pour se faire une idée du relief de la planète. C’est ainsi que l’on a appris, par les photos russes et les cartes américaines, que la surface de Vénus est très jeune, parce qu’elle a été remodellée par un volcanisme très intense.

Le but de l’exploration des planètes est la connaissance de leur constitution, de leur géologie, de leur climatologie, de leur évolution. Tout ceci avec évidemment le soucis de comparer avec notre Terre, pour la mieux comprendre. Un exemple : la tectonique des plaques chez nous explique les montagnes, les océans, même une partie de l’évolution des espèce (par leur isolement dû à la dérive). Y a-t-il une tectonique des plaques sur les autres planètes ? Il n’est pas possible d’envoyer des géologues étudier cela sur place, il faut donc développer des robots pour les remplacer. Et ces robots doivent être munis d’instruments capables d’analyser les roches, l’atmosphère, les possibilités de vie !

Avant Rosetta

Avant la sonde actuelle Rosetta, de nombreuses sondes ont exploré les comètes. Mais nous allons voir que ces sondes étaient beaucoup moins évoluées que Rosetta, et que les conditions d’observations étaient très médiocres par rapport à celle-ci.

ICE

Sonde américaine lancée sous le nom ISEE-3 le 12 août 1978, faisait partie d’un ensemble de trois satellites placés en orbite solaire pour étudier les interactions entre le champ magnétique terrestre et le vent solaire. Rebaptisée ICE (International Cometary Explorer), elle a été expédiée vers la comète Giacobini-Zinner qu’elle a survolée le 11 septembre 1985 à l’altitude de 7.800 km. On la retrouvera dans la flotille d’exploration de Halley, mais à 28 millions de kilomètres 

Deep Space 1

Deep Space 1 est la première mission du programme New Millennium de la NASA. Ce programme était destiné à tester de nouvelles technologies spatiales : moteur à propulsion ionique, par projection de xénon accéléré par un champ électrique, navigation autonome par rapport aux étoiles. Le lancement a eu lieu le 24 octobre 1998. Mission technologique, ses buts scientifiques étaient secondaires. Elle les a cependant remplis. Elle a survolé l’astéroïde 9969 Braille (peut-être un fragment de Vesta) le 28 juillet 1999, à la distance de 26 km, et la comète Borrelly le 22 septembre 2001, à la distance de 2200 km.

La comète a été découverte par Alphonse Louis Nicolas Borrelly à Marseille le 28 décembre 1904. Le noyau a un diamètre de 8 × 4 kilomètres.

astéroïde Braille vu par Deep Space 1 photo NASA
astéroïde Braille vu par Deep Space 1 photo NASA
comète Borrelly vu par Deep Space 1 photo NASA
comète Borrelly vu par Deep Space 1 photo NASA

Pour en savoir plus : voir le site de Deep Space 1 à la NASA (notamment des images du noyau de la comète Borrely) ou le National Space Science Data Center

Stardust

Sonde de la NASA, lancée le 7 février 1999, avec pour objectif la comète Wild 2, qu’elle devait atteindre le 2 janvier 2004. Elle s’est approchée du noyau jusqu’à 236 km. En passant à 6,1 km/s, elle a capturé de manière passive des poussières émises par la comète (coma), dans un bloc d’aérogel (gel de silice extrêmement léger, capable de retenir les particules qui le pénètrent à cause de leur grande vitesse). L’aérogel a été ramené sur Terre le 15 janvier 2006. Il contenait des poussières de la comète, d’un côté, et des poussières interstellaires de l’autre (trois seulement).

La mission étant normalement terminée, mais la sonde encore en état, la NASA a décidé de la renvoyer vers la comète Tempel 1, pour faire de nouvelles images, notamment du cratère creusé par l’impacteur de Deep Impact (voir ci-dessous, Deep Impact ayant été lancée plus tard). Le second rendez-vous a eu lieu le 15 février 2008. Elle a transmis 72 photos, qui montrent l’évolution de la surface de la comète, altérée par un passage au périhélie. Le cratère creusé par Deep Impact, en particulier, est en partie comblé, indiquant que la surface de cette comète est plus meuble que ce qu’on pensait.

Tempel 1 photographiée par Stardust
La comète Tempel 1 photographiée par la sonde Stardust

Le 2 novembre 2002, elle a survolé l’astéroïde 5535 Anne Frank, à 3.080 km et 7,4 km/s, donnant des photos assez floues.

Pour en savoir plus : voir le site de STARDUST

CONTOUR

La sonde CONTOUR (COmet Nucleus TOUR) construite par la NASA, a été lancée le 3 juillet 2002. Elle devait survoler la comète Encke le 12 novembre 2003, puis la comète Schwassmann-Wachmann 3 le 19 juin 2006 dans sa mission principale. L’extension de la mission visait la comète d’Arrest le 16 août 2008, la comète Tempel 2 le 2 octobre 2015, et à nouveau la comète Encke le 12 septembre 2023. Tous les espoirs se sont envolés (mieux que la sonde) qui a disparu immédiatement après son insertion sur orbite interplanétaire, très proche de celle prévue.

Deep Impact

Sonde conçue par la NASA, de près d’une tonne, et lancée le 12 janvier 2005. Sa cible est la comète Tempel 1, découverte par Ernst Wilhelm Tempel le 3 avril 1867 à l’observatoire de Marseille. D’inclinaison quasi nulle, elle est facile d’accès.

Le survol s’est produit le 4 juillet 2005, six mois après son lancement. Au passage, elle a projeté un impacteur de 372 kg, destiné à creuser un cratère à la surface de la comète, et à expulser des poussières dans l’espace. Ces poussières seraient analysées par les instruments à bord de la sonde. L’impacteur possède un petit moteur de correction de trajectoire (pour ne pas manquer sa cible), et une caméra permettant le pilotage et la récupération de quelques images à très haute résolution.

La sonde passant très vite à proximité de la comète, ses instruments n’ont pu photographier le cratère produit à cause du nuage de poussières. C’est la sonde Rosetta qui s’en est chargée, et une équipe du LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) comprenant Laurent Jorda et Philippe Lamy, a déterminé le diamètre de 30 m. Suite à l’analyse de cet impact, la comète semble plus dense qu’on ne l’imaginait.

Après ce rapide passage la sonde, rebaptisée Epoxy,a été dirigée vers la comète Hartley 2 qu’elle a survolée le 4 novembre 2010 à une hauteur de 700 km. On voit sur les photos l’activité de quelques jets. Ensuite, la sonde a été perdue, probablement à cause du débordement d’un compteur (32 bits) qui a planté l’ordinateur de bord !

Avec Deep Impact, la NASA a renouvellé l’exploit réalisé avec le Télescope Spatial HST : lorsque celui-ci a envoyé ses premières images, elles étaient floues, suite à une erreur de construction… Ils ont écrit un algorithme de traitement qui a remédié en partie au problème (la vraie solution a été un remplacement de l’optique par la navette spatiale). De même, Deep Impact possède une caméra, qui souffre de la même tare ! Qu’à cela ne tienne, ils ont réutilisé l’algorithme du HST… Mais sans atteindre les performances nominales, ça va de soi, et là aucun dépanage n’était possible.

pour en savoir plus : voir le site de Deep Impact à la NASA ou le site de Jean-Michel (en français)

Hartley 2 survolée à 700 km de distance le 4 novembre 2010 par la sonde Deep Impact de la mission Epoxi 2 km de longueur

Les sondes vers Halley

La comète de Halley ayant attiré la foule, il faut parler de toutes les sondes qui l’ont apporchée.

Une sonde européenne Giotto, deux japonaises Suisei () et Sakigaké, et les deux sondes soviétiques Vega 1 et Vega 2. Toutes ont été lancées en 1985 pour profiter du retour de la comète, qui a lieu tous les 75 ans en moyenne.

Sondes ayant exploré la comète de Halley en 1986

sondepays (agence)lancementarrivéedistance minimale
VEGA-1URSS (Intercosmos)15 décembre 19846 mars 198610.000 km
VEGA-2URSS (Intercosmos)21 décembre 19849 mars 19868.000 km
GIOTTOEurope (ESA)J2 juillet 198514 mars 1986500 km
SAKIGAKE (pionier)Japan (former ISAS)7 janvier 198511 mars 19867.000.000 km
SUISEI (comète)Japan (former ISAS)18 août 19858 mars 1986150.000 km

Pour mémoire, la sonde américaine ICE (NASA), lancée le 12 août 1978 a approché la comète Giacobini-Zinner en septembre 1985. Les américains ayant renoncé à lancer une sonde vers Halley, pour des raisons budgétaires, ont finalement dévié ICE de son orbite, et l’on fait passer au plus près à… 28 millions de kilomètres !

Vega

Les soviétiques ont construit une sonde pour aller explorer Vénus. Mais cette sonde pouvait, à peu de frais, passer par la comète de Halley en se dirigeant vers Vénus. Aussi, les soviétiques ont-ils décidé de faire une mission conjointe, qui porterait les deux noms. Mais en Russe, les noms qui pour nous commencent par un H ont un Γ initial (G). Hannibal devient ainsi Gannibal. De même, Halley est devenu Galley. Et pour nommer la sonde, les responsables ont pris la première syllabe de chaque nom : Ve(nera)Ga(lley). Et pour éviter des déconvenues, ils ont décidé de construire la sonde en deux exemplaires, Vega 1 et Vega 2. Vega 1 a survolé la comète le 6 mars 1986 à 9.000 km, et Vega 2 le 9 mars à 8.000 km. En avance sur Giotto, elles ont pu préciser l’environnemnt de la comète, et les données qu’elles ont envoyées ont servi pour affiner la trajectoire finale de Giotto. L’ensemble des sondes a vraiment constitué une expérience commune.

Les sondes Vega embarquaient des instruments français :

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/9608-st-1986-decouverte-de-plusieurs-composes-de-la-comete-de-halley.php

Giotto

L’adoration des mages, Giotto di Bondone
L’adoration des mages, Giotto di Bondone

La sonde européenne Giotto, qui pèse 960 kg, est la plus importante de la flotille. Elle a été lancée par une Ariane 1 le 2 juillet 1985 depuis la base de Kourou en Guyanne. Pour des raisons économiques, il n’était pas question de satelliser la sonde autour du noyau de la comète. Seul un passage était possible, car le freinage nécessaire à une capture par la comète était bien trop important. Les moteurs et le carburant nécessaires auraient pris la place de la charge utile.

La sonde est arrivé à proximité de la comète dans la nuit du 13 au 14 mars 1986, avec une vitesse élevée de 68 km/s par rapport à la comète. Au plus près, elle est passé à 596 km du noyau.

La sonde était protégée par deux boucliers, le premier en aluminium de 1 mm d’épaisseur, le second en Mylar. Ils ont absorbé 12.000 impacts lors de l’approche du noyau. Il faut considérer que la comète était en activité lors de la rencontre, et qu’elle éjectait des poussières et du gaz en abondance.

7,5 secondes avant le passage au plus près, un choc avec une particule a fait tournoyer la sonde sur elle-même, perdant ainsi le contact radio avec la Terre. Heureusement, celui-ci a été rétabli peu après.

Le 2 juillet 1990, la sonde est repassée à proximité de la Terre (22.730 km) dont elle a utilisé l’assitance gravitationnelle pour se mettre sur une orbite l’amenant vers la comète Grigg-Skjellerup, survolée le 10 juillet 1992. Pas de photos à attendre de ce survol, la caméra ayant été détruite par un impact lors du survol de Halley.

Les images étaient pourtant une partie importante de la moisson scientifique de la sonde. Elles ont montré pour la première fois le noyau de Halley irrégulier, en forme de cacahuette, plus long que large, de 15 km de dimension maximale. Les photos ont montré que la comète n’était pas active sur toute sa surface, mais seulement en trois zones limitées émettant des gaz et des poussières. La surface active est de l’ordre de 10 % de la surface totale.

On envisageait que les comètes étaient des boules de neige sale (expression de Fred Whipple). Aussi la noirceur de la surface a été une surprise. Elle s’est avérée plus sombre qu’un bout de charbon. Elle s’est montrée aussi poreuse, ce qu’on n’attendait pas. En fait, la comète est formée d’un assemblage de grains de poussière et de cristaux de glaces (eau et autres), que la gravité trop faible n’a pas pu compresser. Aussi, on peut la comparer à de la neige très sale, non encore compactée par son propre poids (sur Terre, la neige après une chute, se compacte rapidement, car la gravité est forte).

L’analyse de la trajectoire de la sonde auprès de la comète a permi de préciser sa masse. Et les photos ont donné un volume, ce qui a permi de calculer la densité. Elle est très faible, de l’ordre de 0,3 g/c3, trois fois plus faible que celle de l’eau. Ceci est dû aux vides qui font la porosité du noyau.

La sonde a analysé les molécules contenues dans la coma qu’elle a traversée. Dès l’approche, à 7,8 millions de km, la sonde a détecté des ions hydrogène.

Le gaz contennait essentiellement de la vapeur d’eau, ce qui était attendu. La comète éjectait 3 tonnes de matière par seconde. La surface a été analysée à distance par spectrométrie

Giotto a été la première sonde interplanétaire envoyée par l’agence spatiale européenne (ESA, European Space Agency). Mais elle a collectionné les exploits :

La sonde a reçu des impacts de poussière à partir de 122 minutes (2 heures), avant le point le plus proche. Mais à 2.000 km de la comète, le flux s’est brutalement accru, car la sonde a traversé un jet de gaz et de poussières émis par le noyau. 7,6 secondes avant le point le plus proche, elle a reçu une grosse poussière qui devait atteindre un gramme… mais à 68 km/s, une telle poussière contient énormément d’énergie, bien assez pour destabiliser la sonde et la faire tournoyer sur elle-même. A la suite de quoi le contact radio a été perdu. Mais les systèmes de repositionnement ont parfaitement fonctionné, et la sonde s’est réalignée avec la Terre, pour poursuivre ses envois de données, qu’elle a continué pendant 24 heures après le passage. La dernière poussière l’a heurtée 49 minutes après le survol.

Après le survol de Halley, il restait 60 kg de carburant pour les moteurs de la sonde. On pouvait la relancer vers une autre cible. L’un des problèmes de l’hibernation est l’attitude de la sonde au moment où on lui envoie le signal de réveil : comment est-elle orientée par rapport à la Terre ? il y a peu de chances pour que son antenne principale soit tournée vers notre planète… Mais la sonde et équipée d’une petite antenne, a gain plus faible. Et celle-ci a bien capté le signal, car deux heures après l’avoir lancé, on a reçu une faible réponse. Une semaine a été nécessaire après pour rétablir la liaison à pleine puissance, et la sonde était récupérée. La sonde avait cependant subi des dégats lors de sa rencontre avec Halley, par suite des chocs de poussières. En particulier, la caméra était inutilisable. Nous n’avons pas eu d’images du noyau de Grigg-Skjellerup !

Avant Giotto, seules les molécules mère CO et S2 avaient été détectées depuis la Terre. Toutes les autres molécules étaient des molécules filles.

Les images permirent de constater que le noyau de la comète avait la forme d’une cacahuète sombre, longue de 15 km dont la largeur était comprise entre 7 et 10 km. Seul 10 % de la surface était active avec 3 jets de dégazage du côté du soleil. Les analyses montrèrent que la comète formée il y 4,5 milliards d’années était composée de volatiles (essentiellement de l’eau) qui s’étaient condensés sous forme de poussière interstellaire. La comète était restée pratiquement inchangée depuis sa création. Le matériau éjecté par la comète était composé de : 80 % d’eau, 10 % de monoxyde de carbone, 2,5 % d’un mélange de méthane et d’ammoniac. D’autres hydrocarbures, du fer, et du sodium furent trouvés sous forme de traces. Giotto permit de découvrir que le noyau était plus sombre que du charbon ce qui était sans doute dû à l’épaisseur de la couche de poussière. La surface du noyau était accidentée et poreuse avec une densité du noyau faible de l’ordre de 0,3 grammes/cm3. L’équipe de Sagdeev l’estima à 0,6 g/cm3 mais SJ Peale précisa que toutes les estimations comportaient de telles erreurs de mesure qu’elles ne pouvaient pas être considérées comme fiables. La quantité de matériel éjecté était de 3 tonnes par seconde par l’intermédiaire de 7 jets, ce qui déclenchait une oscillation de la comète avec une longue périodicité. La poussière éjectée avait la taille de particules de fumée de cigarette, dont la masse était comprise entre 10-20 kg et 40 × 10-5 kg. Bien que la masse de la particule qui envoya la sonde tournoyer, n’ait pas été mesurée, elle fut estimée entre 0,1 et 1 gramme d’après les effets produits. Il existait deux types de poussière :

La distribution statistique des éléments légers à l’exclusion de l’azote (hydrogène, carbone et oxygène) était la même que celle du Soleil. En conséquence, la comète était composée des éléments les plus primitifs du système solaire. Les spectromètres de masse à plasma et à ions montrèrent que la surface de Halley était riche en carbone.

Rosetta

Rosetta est la suite logique des études faites auparavant. Fini de passer en trombe à côté d’une comète en se faisant bombarder, et de voler quelques photos d’une seule face du noyau ; il est temps d’étudier ce genre d’objet en détail, en prenant son temps, et surtout en observant les profonds changements qui se produisent lorsque la comète s’approche du soleil ! Par suite, il faut l’accompagner dans ce voyage. La solution est donc de se mettre en orbite autour du noyau, et ainsi de le suivre dans son réveil. Mais alors, pourquoi ne pas aussi aller sur le noyau faire quelques études in situ des molécules qui le composent, et même de la géologie d’une comète ?

Le voyage de Rosetta a été long, et il a utilisé plusieurs fois l’assistance gravitationnelle. Voici les étapes :

voyage de Rosetta
Voyage de Rosetta

Parler de la géologie d’une comète ne serait pas facilement venu à l’idée avant qu’on ait eu les photos des sondes précédentes. Mais celles-ci, sans nous dire ce que sont les comètes, nous ont montré qu’elles sont bien plus complexes que ce qu’on pensait. Donc, la nécessité d’un atterrisseur s’est fait jour.

Le module de descente a pris le nom de Philae. Il a été prévu pour atterrir sur le noyau, ce qui représente un exploit. Philae est un module de 100 kg (sur Terre), alimenté par une batterie (comme l’a été Huygens qui s’est posé sur Titan). Mais son poids sur la comète n’est que d’un gramme ! Arrivé au sol, il devra s’y arrimer pour être stable.

Le programme de Philae comporte deux parties :

Le largage du module Philae s’est fait dans les conditions prévues, et sa trajectoire balistique vers la comète a été parfaite. Il a touché le noyau à quelques mètres de l’endroit visé, ce qui est un exploit assez significatif.

On n’avait jamais posé quelque engin que ce soit à la surface d’un noyau cométaire, et la connaissance qu’on en avait était limitée. En particulier, le sol était supposé très fragile, friable, et le système d’arrimage conçu dans cette hypothèse. L’histoire a montré que ce n’était pas le cas, et par la même occasion donné des indications inattendues sur le sol de la comète. Lorsqu’on va dans l’inconnu, on a toujours des surprises ; il arrive souvent qu’on ne puisse pas réaliser les expériences prévues, mais que des données tout à fait imprévisibles apparaissent.

Le module ne s’est pas arrimé au sol, les systèes prévus pour cela n’ayant pas fonctionné. Il a rebondi deux fois. La très faible gravité à la surface de la comète l’a retenu, mais le rebond a été très important et Philae a parcouru, dans ses deux sauts, 1,3 km au-dessus de la surface (premier contact à 15 h 33 comme prévu, rebond de 1 h 50 mn à une vitesse de vol de 38 cm/s distance parcourue de 1 km, second contact à 17 h 26, rebond de 7 minutes à une vitesse de 3 cm/s, et dernier contact à 17 h 33). Ceci n’était évidemment pas prévu. Le module s’est finalement bloqué contre un rocher, et il est resté posé sur deux de ses trois pieds, on ne sait pas exactement comment. Les caméras qui le ceinturent montrent un paysage de travers, ce qui prouve qu’il est fortement incliné par rapport au sol.

La première conséquence de ces rebonds est un allongement du temps de vol, avant que le module puisse entamer son programme de recherche. Deux heures de perdues ne seraient pas graves, si pendant ce temps-là la batterie ne perdait de l’énergie. C’est autant moins qui restait pour les opérations utiles. La seconde conséquence a été bien sûr la position curieuse du module, et sa situation très différente de celle prévue.

La comète tourne sur elle-même en un peu plus de 12 heures. Comme pour la Terre, l’axe de rotation n’est pas perpendiculaire au plan de l’orbite. Il s’ensuit comme chez nous, des saisons. Et le point visé pour l’atterrissage est en hiver lorsque le module se pose ; dans les mois qui suivent, la saison avance vers l’été, et l’ensoleillement du lieu augmente. Ceci a un effet bénéfique pour la recharge des batteries par les panneaux solaires, mais lorsque la comète sera proche du soleil, pourra aussi causer la perte du module par échauffement excessif.

Le premier contact a été ressenti par Philae comme l’atterrissage attendu, et les instruments d’analyse ont été mis en route. Leurs données serviront à préciser ce qui s’est passé pendant les rebonds, et à analyser les poussières émises par les impacts.

Sur les images envoyées par Rosetta, quelques sites ont été sélectionnés, et nommés de A à J. C’est le site J qui a été choisi à l’unanimité, car il présentait vraiment de très bonnes propriétés. Mais ce nom n’était vraiment pas sympathique. Alors; l’ESA a lancé un concours pour donner un vrai nom à l’endroit. Parmi les nombreuses réponses, le nom Agilkia est revenu souvent. Faisons un peu d’histoire : il y avait en Egypte un magnifique temple sur l’île de Philae, nommé naturellement temple de Philae. Alors, un dirigeant Egyptien a décidé de construire un immense barrage sur le Nil, pour les besoins de l’griculture. Malheureusement, le lac formé derrière allait noyer l’île de Philae, et son temple. Il a alors été décidé de déconstruire le temple, pour aller le réinstaller sur une île non innondée. Cette île est Agilkia. Bien sûr, les propositions de noms ont été faites avant l’atterrissage du module, qui porte le nom du temple. Maintenant qu’on sait que Philae a parcouru 1,3 km à la surface de la comète pour trouver son emplacement définitif, cette anecdote prend toute sa saveur !

Le module Philae était donc dans une position anormale, en équilibre, bloqué contre un rocher qui lui fait ombre, et le risque de basculement pris très au sérieux. Mais sa situation interdisait une recharge normale des batteries, et donc l’énergie disponible était sérieusement mesurée. Alors que faire ? Les responsables ont choisi de tenter l’utilisation des deux instruments mécaniques (les autres, purement électronique, ne risquent pas de déstabiliser la sonde), avant que la charge de la batterie ne soit épuisée. Le premier de ces instruments est un marteau, placé au bout d’une tige qu’il fallait déployer. Le déployement s’est fait sans incident, ce qui prouve que la sonde doit être coincée contre son rocher. Alors, on a déclenché le marteau dont la masse a été soulevée par un moteur. En retombant, il a frappé une tige qui s’est enfoncée dans le sol, et dont la pénétration mesure la résistance. Les résultats ont été transmis correctement, et donneront des informations sur la nature locale du noyau.

Le second instrument mécanique est la foreuse, placée sous le module. La tarière aurait dû être perpendiculaire au sol, mais dans la position curieuse de Philae, ce n’est pas le cas. Le sol, du fait de l’inclinaison, se trouve plus loin de la base, et le forage ne peut qu’être moins profond. Là aussi, il y avait un risque de basculement, mais si on ne décidait pas de tenter l’expérience, on ne pourrait peut-être plus jamais le faire. De plus, la batterie étant très faible, les résultats auraient pu ne jamais nous parvenir. Mais la petite sonde est plus solide que ce qu’on croit, et le forage et la transmission des données se sont fait avec succès.

Les reponsables se sont même payé le luxe de faire tourner la sonde sur son axe, de quelques 35°, de façon à mieux exposer les panneaux solaires au rayonnement de l’astre, et par suite à augmenter le taux de recharge de la batterie. On peut donc espérer que d’ici quelques temps, la batterie permettra un cycle de mesures, qui débutera la seconde phase de travail de la sonde.

Philae comporte 10 instruments scientifiques, permettant 18 expériences. Tous les instruments ont donc fonctionné, et la première partie du programme a été remplie, ce qui correspond à 80 % de ce qui était prévu. Cet excellent résultat se complète d’un apport dû au hasard : lors des survols, les impacts ont arraché des poussières au sol, et celles-ci ont été capturées par la sonde. On aura donc une analyse du sol sur une distance importante, alors qu’un seul point était au programme.

Jean-Pierre Bibring, responsable scientifique de Philae, a indiqué que rien ne ressemblait à ce qu’on attendait ! Et c’est justement ce qui est passionnant dans la recherche. La confirmation de ce qu’on attendait n’aurait pas apporté grand chose, alors que des données innattendues ouvrent un champ d’investigation et de réflexion immense.

Que sera l’avenir ? Après la transmission des données du forage, la batterie était très faible, et le module a été mis en hibernation. Il doit rester dans cet état tant que les batteries n’auront par retrouvé leur charge grâce aux panneaux solaires. Dans la position de l’engin, et sa situation contre un rocher, la recharge des batteries se fera beaucoup moins bien, et sera donc plus longue et la charge plus faible. Aussi, au lieu de 10 heures de travail, la sonde n’aura peut-être que 3 ou 4 heures à chaque cycle. Mais ceci devrait suffire à récupérer l’essentiel des informations scientifiques prévues.

Dans les conditions normales, prévues, il aurait fallu 4 jours d’ensoleillement pour recharger les batteries, pour une utiisation pendant 10 heures. Et ce cycle devait être répété aussi longtemps que possible. Les circonstances allongeront la recharge des batteries à 6 à 8 jours ou plus, et limiteront le temps d’utilisation à 3 ou 4 heures. Par conséquent, le programme de recherche sera diminué en conséquence, mais on espère bien qu’il pourra se réaliser tout de même.

Philae s’est enfin réveillé le 13 juin, puis une session de 20 minutes de très bonne qualité a eu lieu le 9 juillet. Ceci augure de bons résultats dans la suite. La température est supérieure à 0°, la charge de la batterie atteint 75 %, et les panneaux solaires donnent 30 W.

Instruments de Philae

APXSAlpha X-ray Spectrometerdétecteur de particules α et de rayons X, permet l’analyse élémentaire de la surface.
ÇIVAensemble de 6 caméras (une par bras…)prise de panoramiques de la surface ; un spectromètre mesure la texture, la composition et l’albedo.
CONSERTComet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmissioncomplément de l’instrument sur Rosetta. Etude de la transmission des ondes à travers le noyau.
COSACCometary Sampling and Composition experimentanalyse organique et moléculaire des gaz.
PTOLEMY-analyse isotopique des gaz
MUPUSMulti-Purpose Sensors for Surface and Subsurface Sciencecapteurs placés sur les pieds, les harpons, pour mesurer la densité, les propriétés thermiques et mécaniques du sol.
ROLISRosetta Lander Imaging Systemcaméra CCD haute résolution (photos pendant la descente, panoramas au sol).
ROMAPRosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitormagnétomètre et moniteur de plasma, étude du champ magnétique et intercations comète/vent solaire.
SD2Sample and Distribution Deviceforeuse (20 cm de profondeur) ; collecte d’échantillons pour analyse par les autres instruments.
SESAMESurface Electrical Sounding and Acoustic Monitoring Experimentsétude des propriétés sonores et électriques de la surface, et des poussières qui retombent.

 

Choix de la comète

La comète cible devait être accessible à la sonde. Une comète très inclinée sur l’écliptique n’aurait pas convenu. Considérons Halley, dont l’inclinaison est forte. Pour l’atteindre, Giotto n’est pas sortie du plan de l’écliptique, ce qui aurait été trop coûteux, elle est allé à sa rencontre à son passage en un noeud descendant de l’orbite, mais avec une vitesse d’approche de 68 km/s. Impossible de se satelliser. Par conséquent, il fallait sélectionner une comète dont l’orbite soit dans l’écliptique, à très peu de choses près.

On conçoit donc que le choix était restreint. Il fallait de plus atteindre la comète lorsqu’elle était inactive, donc assez loin du soleil. Mais pas trop pour ne pas allonger le voyage. Donc il fallait une comète à courte période. Enfin, il ne fallait pas que le périhélie soit trop près du soleil, car alors l’activité de la comète aurait détruit la sonde.

La comète a donc été choisie pour des questions d’orbite, et non sur des critères scientifiques. Le choix s’est porté sur la comète Wirtanen, qui remplissait ces conditions. Mais un retard de la préparation, et des considérations de puissance du lanceur, ont finalement amené à choisir la comète Churyumov-Gerasimenko.

Rosetta

Rosetta est équipée des instruments suivants :

ALICEUltraviolet Imaging Spectrometeranalyse des gaz de la coma et de la queue, taux de production d’eau, de CO/CO2 ; composition superficielle du noyau
CONSERTComet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave TransmissionEtude de l’intérieur de la comète par transmission des ondes radio à travers
COSIMACometary Secondary Ion Mass AnalyserComposition et nature organique ou pas des poussières émises par la comète
GIADAGrain Impact Analyser and Dust Accumulatormesures physiques (nombre, masse, moment et vitesse) des grains de poussière émis par le noyau ou renvoyés par la pression de radiation solaire
MIDASMicro-Imaging Dust Analysis Systemétude des poussières autour de la comète (et des astéroïdes), types, dimensions, volume, forme
MIROMicrowave Instrument for the Rosetta Orbiterabondance des gaz, dégazage de la surface, température sous la surface
OSIRISOptical, Spectrocopic and Infrared Remote Imaging Systemdeux caméras, grand angle et télé ; images à haute résolution du noyau
ROSINARosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysiscomposition de l’atmosphère et de l’ionosphère, vitesse des particules chargées, réactions qu’elles produisent
RPCRosetta Plasma Consortium5 senseurs mesurent les propriétés physiques du noyau, structure de la coma interne, activité deu noyau, interactions avec le vent solaire
RSIRadio Science Investigationles décalages spectraux du signal radio de la sonde permettent de déterminer la masse de la comète, sa gravité, sa densité, sa structure interne, préciser l’orbite de la comète, étudier la coma interne
VIRTISVisible and Infrared Thermal Imaging Spectrometercartographie des solides à la surface du noyau, mesure de sa température. Etude des gaz et des conditions physiques de la coma. Recherche du site d’atterrissage de Philae

On voit qu’elle est bien équipée pour photographier, analyser la surface, sa température, le dégazage, déterminer les molécules émises, les interactions avec le vent solaire… Il y a même une recherche des élément organiques qui pourraient avoir été apportés sur Terre par des comètes et, pourquoi pas ? y avoir amené les briques de la vie. Avec cette sonde, et la durée de l’expérience sur une orbite presque complète, on disposera de données complètement nouvelles, et la connaissance des comète va faire un bond en avant (les premiers résultats en sont une partie).

instruments de Philae
instruments du module Philae

Les photos prises pendant la descente, à courte distance, montrent des détails de surface allant du millimètre (sable, graviers) au mètre (rochers).

Rosetta is an ESA mission with contributions from its Member States and NASA. Rosetta’s Philae lander is provided by a consortium led by DLR, MPS, CNES and ASI.

Rosetta vue par Philae après son largage
Rosetta vue par Philae après son largage…

et Philae vu par Rosetta !
…et Philae vu par Rosetta !

ce que voit Philae au sol de la comète
ce que voit Philae au sol de la comète

Cette image est une mosaïque constituée des photos prises par les diverses caméras qui ceinturent Philae. L’une d’elles (en haut à droite) montre le ciel noir, avec juste un trait lumineux, qui est l’une des antennes radio. Ceci indique que la caméra regarde le ciel, et donc que la sonde est fortement inclinée. En haut à gauche, on voit un pied de la sonde. En bas à droite, la falaise (gros rocher ?) qui surplombe Philae, et contre laquelle il s’est arrêté. Les dernières montrent le sol près de la sonde. Lorsqu’on aura réussi à préciser où exactement se trouve Philae sur la comète, on en déduira exactement son orientation. Mais même vu depuis Rosetta, il est tout petit et son image ne fait que quelques pixels de large.

La comète vue de 3 km par Philae
La comète vue de 3 km par Philae

la surface vue de 40 m de hauteur par Philae
la surface vue de 40 m de hauteur par Philae
la falaise qui domine Philae
la falaise qui domine Philae
CIVA1 au sol photo ESA/Rosetta/Philae/CIVA
CIVA1 au sol photo ESA/Rosetta/Philae/CIVA

Photo prise par la caméra 1 de CIVA le 13 novembre 2014, alors que Philae était stabilisé au sol de la comète. La luminosité a été fortement augmentée de manière à voir les rochers qui entourent la sonde. Le pied de Philae, qui était brillant lors de la prise de vue, a saturé l’image. En augmentant la luminosité, il devient totalement surexposé.

Premiers résultats

Les premières photos ont montré la forme inattendue de la comète, bilobée, qui peut-être suggère une formation très ancienne de deux corps qui se seraient rencontrés à faible vitesse et se seraient agglomérés. Ce qui aurait des implications pour les mécanismes de formation des comètes.

La surface est aussi surprenante. Elle se sépare en deux sortes de terrains : des zones lisses, couvertes d’un gravier, avec des sortes de dunes ; des zones rocheuses, géologiquement dégradées, montrant des éboulis, des blos épars, des bassins partiellement effondrés. En cela, 67P diffère beaucoup des noyaux cométaires précédemment photographiés par des sondes.

La densité du noyau est de 0,47 grammes par cm3. Cette valeur aussi faible s’explique par des vides internes, une porosité du noyau. On estime cette porosité moyenne à 70-80 %.

Mais le plus surprenant est la mesure du taux de deutérium. Churyumov-Gerasimenko en contient beaucoup, trois fois plus que Hartley 2. Et ceci va à l’encontre d’une idée assez acceptée, qui voudrait que l’eau de nos océans vienne des comètes. Si c’est le cas, alors le rapport D/H (deutérium/hydrogène) devrait être le même. C’était vrai pour Hartley 2, ce qui a renforcé l’idée. Mais c’est bien faux pour Churyoumov-Gerasimenko. L’eau des comètes n’est donc pas la source principale de l’eau terrestre. Mais il faut aussi tenir compte du fait que le deutérium est d’autant plus abondant dans la nébuleuse solaire, qu’on est plus loin du soleil. Le lieu de formation de ces comètes est donc important.

Les structures géologiques observées s’expliquent par des phénomènes d’érosion, d’effondrement et de redéposition.

En particulier, des terrasses s’expliquent par une érosion différentielle d’un sol stratifié. L’avenir confirmera ou infirmera cette vision.

zones active dans la région Seth
zones active dans la région Seth
ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Le trou visible vers le centre de la photo a sans doute été creusé par l’effondrement du toit d’une caverne. Celle-ci contenait de la glace, qui s’est sublimée et échappée par des fissures dans la coma, laissant un vide derrière elle. L’activité de la comète pourrait se faire par ce genre de région.

Les dimensions du petit lobe sont de 2,6 × 2,3 × 1,8 km et celles du grand lobe de 4,1 × 3,3 × 1,8 km. Le volume total du noyau est de 21,4 km3 environ, sa masse de 10 milliards de tonnes et sa densité de 470 kg/m3.

La mesure des températures de surface par MIRO a montré des variations diurnes et saisonnières, dont l’amplitude trahit une faible conduction thermique de la surface, liée à sa porosité.

Au point de vue chimique, les liaisons C-H et O-H sont détectées. VIRTIS a observé les premières molécules organiques à la surface d’une comète. Il a détecté des sulfures de fer (pyrrhotite), mais la glace est rare. Les plus grandes étendues qui en sont couvertes n’excèdenet pas 20 m. Les premiers centimètre de la surface cométaire sont donc fortement déshydratés.

Lors du réveil de la comète, les interactions entre la coma naissante et le vent solaire ont été observées.

La coma est hétérogène, et sa composition fluctue, résultant de relations complexes entre la coma et le noyau variables selon la saison et la température.

Enfin, les poussières ont été analysées aussi. De petites, allant de 0,1 à quelques millimètres émises par le noyau, ont été observées. Mais aussi de plus grosses qui sont en orbite autour du noyau, probablement depuis son dernier passage au périhélie.

Enfin une photo…

Philae, après ses rebonds sur la comète, est allé se poser en un endroit que les ingénieur du CNES ont recherché depuis. La comète s’approchant alors du Soleil, son activité augmentait, et la sagesse voulait que Rosetta s’éloigne, pour être moins en danger de recevoir un fragment. La résolution des caméras, à ces distances élevées, ne permi pas de repérer le petit module.

Début septembre 2016, la mission arrivant presque à son terme, et l’activité du noyau diminuant, Rosetta a pu se rapprocher jusqu’à 2,700 km seulement. La résolution des caméras a permi de trouver avec certitude Philae, exactement à l’endroit prévu par les astronomes du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille. Les photos montrent bien la position prise par l’engin, confirmant ce qu’on savait déjà.

Position de Philae sur la comète, obtenue le 2 septembre 2016 photo ESA

L’image en haut à droite montre le point où se trouve Philae (petit carré rouge). Cette petite zone est agrandie à gauche, la sonde se trouvant à son bord droit. Enfin, le détail montre clairement Philae posé verticalement, et non sur ses pieds. On voit nettement les panneaux solaires (sur le dessus et les côtés), et on comprend bien que leur éclairement ait été très faible, ne permettant pas la recharge des batteries… Le petit module est vraiment allé se placer dans la pire situation possible ! Et pourtant, il a réussi 80 % de son programme, et même quelques mesures non prévues faites pendant le survol.

Le forage de la comète a échoué, à cause de cette position : la tarrière était dans le vide !

La mission Rosetta restera comme une des grandes explorations du système solaire. Les résultats sont encore en cours d’analyse, et trouveront bientôt une place dans ce cours.

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