Rosetta, la mission qui enchaîne les premières

Le 10 septembre 2014* s’annonce déjà comme une date historique[g1] . C’est en effet ce jour-là que, après dix ans de croisière interplanétaire, Rosetta doit s’approcher à 30 km d’une comète afin de l’escorter et de l’étudier en détail pendant plus d’un an. Une grande première mondiale qui place l’Europe et la France aux avant-postes de l’exploration du système solaire.

Partie du port spatial de l’Europe, en Guyane, le 2 mars 2004, au sommet d’une Ariane 5 G+, la mission Rosetta est la digne héritière de son illustre devancière, Giotto. En 1986, cette sonde européenne développée en quelques années avait croisé et photographié la comète de Halley à moins de 600 km de distance. Six ans et deux périodes d’hibernation plus tard (une première à l’époque), elle était passée encore plus près, à 200 km, d’une autre comète, Grigg-Skjellerup.

Encouragée par ce remarquable succès, l’Agence spatiale européenne envisagea très rapidement de lui donner une suite encore plus ambitieuse, avec une mission de retour d’échantillons prélevés directement sur un noyau cométaire. Mais les défis techniques[g2]  liés à la préservation de ces échantillons de glace cométaire à très basse température eurent rapidement raison du projet. Cependant, accompagner une comète dans sa course autour du Soleil et y poser un atterrisseur afin de réaliser sur place des analyses demeurait tout à fait à la portée technique de l’Europe spatiale. C’est ainsi qu’en novembre 1993 la mission Rosetta, nommée d’après la fameuse pierre de Rosette qui permit à Champollion de déchiffrer les hiéroglyphes égyptiens, fut approuvée par le comité des programmes scientifiques de l’Agence Spatiale Européenne.

Comète de rechange

Le développement de la mission se déroula sans anicroche jusqu’en décembre 2002, où, un peu plus d’un mois avant l’ouverture de la fenêtre de tir pour atteindre la comète visée, Wirtanen, l’échec du premier vol de la version lourde d’Ariane 5 remit tout en question. Le temps que la commission d’enquête garantisse que la version générique d’Ariane 5 était indemne de tout reproche, la fenêtre de tir pour Wirtanen s’était définitivement refermée. Il fallut alors faire contre mauvaise fortune bon cœur et trouver une nouvelle cible pour Rosetta. Compte tenu des différentes contraintes techniques, et après de nombreuses analyses de mission menées en particulier par le CNES pour la phase de séparation, descente et atterrissage, interrogeant la possibilité de se poser sur la comète envisagée, le choix se porta finalement sur Churyumov-Gerasimenko.

De fait, l’essentiel pour Rosetta est bien d’étudier une comète, quelle qu’elle soit. Comme l’explique Francis Rocard, responsable du programme d’exploration du Système solaire au CNES, « les comètes sont les corps les plus primitifs du système solaire. Formées de composés volatils comme la glace d’eau, on sait par définition qu’elles n’ont jamais chauffé et que les matériaux dont elles sont constituées n’ont que très peu évolué, contrairement aux gros astéroïdes qui, eux, sont nettement différenciés ». Les comètes ont donc gardé la trace des éléments d’origine, gaz et poussières, à partir desquels notre Système solaire s’est assemblé, et forment les premières pièces à partir desquelles l’ensemble du puzzle peut être reconstitué.

Autre intérêt des comètes mis en évidence par la mission Giotto, c’est la présence à leur surface de nombreux composés organiques (comprenant du carbone), ce qui ne laisse pas les scientifiques indifférents lorsqu’on sait le rôle incontournable du carbone dans la chimie du vivant. « Un des principaux objectifs de Rosetta est d’identifier la nature exacte du matériau carboné détecté par Giotto, afin de déterminer s’il a pu jouer un rôle dans la chimie qui a précédé celle du vivant sur Terre », poursuit Francis Rocard.

Se poser sur une comète

C’est là que Philae, l’atterrisseur de la mission, va jouer, avec ses 10 instruments scientifiques, un rôle déterminant à partir de novembre 2014 en tentant une autre grande première : se poser sur le noyau cométaire ! Le but de ce défi jamais relevé jusqu’à présent est d’analyser directement sur place, à la surface de la comète, les composés organiques les plus complexes avant qu’ils ne s’échappent dans les jets de gaz et soient détruits par le rayonnement ultraviolet du Soleil.

Pour Philae, l’essentiel se jouera début novembre 2014 dans les deux jours et demi qui suivront sa séparation d’avec Rosetta. Cette période relativement brève correspond à la durée pendant laquelle il pourra compter sur l’énergie contenue dans sa pile afin de réaliser la première séquence scientifique de sa mission. Un complexe ballet d’opérations simultanées, réglé et supervisé depuis le SONC, le centre de contrôle des opérations scientifiques de Philae, installé au cœur du Centre spatial toulousain du CNES (voir encadré). Cette première phase sera suivie, une fois la pile épuisée, par une phase scientifique de long terme, qui ne pourra plus compter que sur l’énergie délivrée par la batterie rechargée par les panneaux solaires dont est revêtu Philae.

De son côté, l’orbiteur Rosetta, vaisseau amiral de la mission avec ses 11 instruments scientifiques, poursuivra son étude de la comète à distance au moins jusqu’en décembre 2015. « L’intérêt de rester longtemps à proximité de la comète, c’est de pouvoir étudier l’émergence de son activité et son évolution au fur et à mesure qu’elle se rapproche puis s’éloigne à nouveau du Soleil », précise Francis Rocard. Des conditions idéales pour mesurer l’évolution du ratio gaz/poussières, ainsi que les détails du processus selon lequel les différents composés volatils s’échappent du noyau. De quoi lever à coup sûr une bonne part du mystère qui entoure encore ces visiteuses chevelues au comportement parfois excentrique, mais qui sont notre meilleure chance de comprendre un jour les conditions dans lesquelles s’est formé le système solaire.

* C’est la date officielle du planning à + ou – 10 jours suivant le bon déroulé des opérations précédentes.

Encadré sur les grandes étapes de la croisière

L’odyssée de Rosetta                                                    

Partie de la Terre en mars 2004, Rosetta est revenue trois fois à proximité de notre planète, en mars 2005, novembre 2007 et novembre 2009, afin d’acquérir au passage, par effet de fronde gravitationnelle, les suppléments de vitesse et les inflexions de trajectoire nécessaires pour être à l’heure à son rendez-vous avec la comète Churyumov-Gerasimenko. La planète Mars a également été mise à contribution en février 2007, permettant de vérifier au passage le bon fonctionnement des caméras de Philae. Au total, ces différentes manœuvres d’assistance gravitationnelle auront permis à Rosetta de gagner près de 10 km/s sur sa vitesse initiale et d’être ainsi en mesure de rattraper la comète en août 2014. En chemin, Rosetta a également rendu visite à l’astéroïde Steins, le 5 septembre 2008, et à l’astéroïde Lutetia, le 10 juillet 2010. Rosetta prendra plus de 400 photos très spectaculaires de ce survol, avec une résolution maximale de 60 m par pixel. La plupart des instruments scientifiques étaient également actifs à cette occasion et se sont parfaitement comportés. Poursuivant sur sa lancée et s’éloignant du Soleil au point que même ses immenses panneaux solaires de 32 m de long n’étaient plus en mesure d’alimenter tous les systèmes de la sonde, Rosetta a été placée en hibernation le 8 juin 2011, pour se réveiller, grâce à son horloge interne, le 20 janvier 2014.

[g1]C’est la date du planning, mais à + ou – 10 jours suivant ce qui s’est passé le bon déroulé ou non des opérations précédentes
[g2]Ce n’était pas techniquement infaisable, mais il aurait fallu lancer 1 tonne de plus, développer un 3ème module de retour -> coûts et risques très supérieurs

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