La mission Rosetta

La sonde Rosetta de l’agence spatiale européenne (ESA) vient de devenir le premier engin spatial à se mettre en orbite autour d’une comète, 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P). Elle est arrivée à destination le 6 août 2014 et a commencé à orbiter autour du noyau de la comète à une distance de 100 kilomètres. La rencontre s’est produite à une distance de 410 millions de kilomètres de la Terre dans la direction de la constellation du Sagittaire.

Lancée le 2 mars 2004, Rosetta avait déjà survolé et envoyé des images d’autres corps du système solaire : Mars en 2007 et les astéroïdes 2867 Steins en 2008 et 12 Lutetia en 2010. Après 30 mois passés ensuite en hibernation, elle s’est finalement réveillée le 20 janvier 2014 pour commencer une série de manoeuvres qui l’ont ralentie et rapprochée du noyau cométaire jusqu’à son arrivée le 6 août. Lors de son approche finale, elle a révélé la forme binaire inattendue du noyau.

Le noyau de la comète 67P observé par le télescope à champ étroit de l’instrument OSIRIS de Rosetta le 3 août à une distance de 285 kilomètres. La résolution est de 5,3 mètres par pixel. La forme du noyau suggère que la comète est le produit de la fusion de deux noyaux dans un passé lointain, un fait qui reste néanmoins à prouver.

La comète 67P/Churyumov-Gerasimenko fut découverte en 1969 par les astronomes soviétiques Klim Churyumov et Svetlana Gerasimenko. Elle a un diamètre d’environ quatre kilomètres et parcourt son orbite en un temps relativement court, 6 ans et demi, à comparer par exemple aux 75 ans de la comète de Halley. Sa distance maximale au Soleil (l’aphélie) est de 850 millions de kilomètres, soit un peu plus loin que la distance de Jupiter au Soleil. Sa distance minimale au Soleil (le périhélie) est de 186 millions de kilomètres, plus que la distance Terre-Soleil, la comète ne risque donc pas d’être absorbée par le Soleil comme certaines de ses congénères.

La phase la plus intéressante d’une orbite cométaire est le passage près du Soleil, lorsque les glaces superficielles du noyau se vaporisent et libèrent les poussières qu’elles emprisonnaient. C’est alors que se forme une enveloppe lumineuse de gaz et de poussières : la chevelure de la comète. Par l’action du vent solaire et de la pression de radiation du Soleil, cette chevelure s’étire pour former une longue queue (ou deux) et donner à la comète son aspect familier.

Le périhélie de la comète 67P se produira le 13 août 2015, mais les effets du réchauffement devraient commencer à être visibles dès décembre 2014. Le détecteur GIADA de la sonde Rosetta a en fait détecté quelques grains de poussières dès son arrivée près de la comète.

Une région relativement lisse de la comète 67P observée à une distance de 130 kilomètres le 6 août par le télescope à champ étroit d’OSIRIS. La résolution est de 2,4 mètres par pixel.

L’objectif de la mission est double : observer le noyau et la chevelure de la comète à distance grâce à la sonde Rosetta et étudier la surface du noyau sur place grâce à un petit robot atterrisseur. Rappelons que les comètes sont formées de matériaux qui datent des origines du système solaire il y a 4,6 milliards d’années et ont très peu changé depuis (contrairement aux matériaux planétaires qui ont fortement été modifiés au fil des milliards d’années). Elles nous ouvrent donc une voie unique pour mieux comprendre la formation et l’évolution initiale du système solaire.

La sonde Rosetta est équipée de onze instruments scientifiques: six pour analyser le noyau, quatre pour étudier la chevelure et un dernier pour observer l’interaction du plasma autour de la comète avec le vent solaire. On notera en particulier le système photographique OSIRIS qui contient deux caméras, l’une à champ large, l’autre à champ étroit, et qui fournira les images les plus détaillées de la comète (la plupart des images publiques viennent pour l’instant de la caméra de navigation NAVCAM).

La sonde Rosetta emporte aussi avec elle un atterrisseur, Philae, qui se détachera pour aller se poser sur la comète en novembre 2014. La gravité à la surface de 67P est très faible, environ dix mille fois moins que celle de la Terre, et Philae est donc muni d’un harpon qui va l’ancrer à la comète immédiatement après son atterrissage. Le robot a une masse de 100 kilogrammes et emporte dix instruments scientifiques, en particulier les caméras CIVA et ROLIS qui nous enverront des images rapprochées de la surface du noyau et la foreuse SD2 qui pourra percer la surface de la comète jusqu’à une profondeur de 23 centimètres.

La trajectoire prévue pour la sonde Rosetta pendant son approche de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko avant le largage de Philae.

Après son arrivée à 100 kilomètres de la comète le 6 août 2014, la sonde Rosetta a commencé à se déplacer sur une orbite de forme triangulaire. Une orbite triangulaire n’est pas un phénomène naturel puisque les corps célestes se déplacent normalement sur des orbites elliptiques ou hyperboliques. La sonde Rosetta va créer cette orbite particulière en corrigeant sa trajectoire à chaque sommet du triangle grâce à son système de propulsion.

L’étude de chaque portion de la trajectoire de Rosetta va permettre à l’ESA de modéliser le champ gravitationnel de la comète et de mieux préparer les manœuvres suivantes. Cette analyse est cruciale car la forme étrange du noyau doit donner lieu à un champ gravitationnel très irrégulier et complexe pour la navigation de Rosetta, d’autant plus qu’il lui faut se préparer pour le largage de Philae.

Les ingénieurs de l’ESA vont ensuite faire décroitre la taille de l’orbite de Rosetta et, vers le 10 septembre, la sonde se trouvera à environ 25 kilomètres du noyau et sera alors sur une orbite circulaire. Finalement, pour le largage de Philae prévu pour novembre 2014, Rosetta se rapprochera encore du noyau et sera positionnée sur une orbite elliptique dont le point le plus proche se trouvera à quelques kilomètres du noyau à peine.

Après le largage, Rosetta continuera à suivre la comète sur son orbite pour sa mission principale : étudier l’évolution de 67P pendant les mois qui précèdent et suivent le passage au périhélie en août 2015. La mission de la sonde devrait continuer au moins jusqu’en décembre de la même année. La durée de vie de Philae est beaucoup plus difficile à prévoir étant donné l’incertitude sur les conditions à la surface du noyau : entre une semaine et quelques mois.