Philae : épisode V de la saga de la sonde Rosetta

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La comète 67P/Churyumov–Gerasimenko, Chury pour les intimes, commence à livrer ses secrets à Rosetta, la sonde spatiale spécialement conçue pour l’étudier. Un évènement crucial, en préparation, mobilise toute l’énergie des équipes scientifiques : l’atterrissage du module Philae sur la comète, à quelque 400 millions de kilomètres de la terre.

 
 
 

 

La sonde Rosetta et l'atterrisseur Philae. © esa - J. Huart

La sonde Rosetta et l’atterrisseur Philae. © Esa – J. Huart

Le fabuleux programme de travail confié il y a plus de dix ans à la sonde spatiale Rosetta (voir les précédents posts du blog sciences de Place Gre’net) se déroule comme prévu. La sonde s’est parfaitement mise en orbite autour de la comète. Elle en fait actuellement le tour en quatorze jours, alors que Chury fait un tour sur elle-même en 12,4 heures.
 
L’équipe de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (Ipag) dirigée par Wlodek Kofman est impliquée dans ce projet et tient Place Gre’net régulièrement informée des progrès de cette exceptionnelle mission.
 
Rappelons que la sonde Rosetta est composée de deux modules principaux : l’orbiteur qui, comme son nom l’indique, orbite autour de Chury ; et l’atterrisseur qui, le 11 novembre prochain, se posera sur la comète. Ces deux modules sont équipés d’appareils de mesure très sophistiqués (onze pour le premier et dix pour le second) : spectrographes, spectromètres de masse, analyseurs chimiques, radiotélescopes, caméras etc. 
 
Instruments présents sur Rosetta -Crédit-CNES

Les instruments présents sur Rosetta. – © Cnes

 
Au fur et à mesure que Rosetta s’approchait de Chury, passant de plusieurs milliers à quelques dizaines de kilomètres, ces divers instruments ont commencé leur travail d’investigation. C’est ainsi que la camera Osiris a pu photographier avec une très grande précision la surface de la comète.
 
 
 

Une comète pleine de… vide !

 
 
Celle-ci présente une forme générale assez étrange, en canard, faisant apparaître deux masses principales reliées par une espèce de pont. Elle exhibe une surface avec de nombreuses aspérités et des reliefs prononcés. Les photos prises ont permis de réaliser une carte précise de la comète et même d’en proposer une représentation 3D.
 
Instruments présent sur l'atterrisseur Philae-Crédit CNES-

Les instruments présents sur l’atterrisseur Philae. © Cnes

D’autres analyses permettent d’estimer la masse et la densité de la comète. Il apparaît que Chury est deux fois moins dense que l’eau et que, par conséquent, cet agrégat fait de glace et de poussière est très majoritairement constitué… de vide ! Non pas parce qu’il y aurait de grandes poches sans matière mais plutôt parce qu’à l’instar des roches terrestres comme la pierre ponce, Chury serait constituée d’une multitude de micro bulles.
 
D’autres instruments embarqués comme Midas (Micro-Imaging Dust Analysis System) ou Giada (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) ont d’ores et déjà permis d’analyser les molécules présentes dans la coma, c’est-à-dire dans la queue de la comète. De l’eau, du monoxyde et du dioxyde de carbone ont été détectés. Il semblerait qu’il y ait aussi quelques composés plus complexes de type hydrocarbure. Notons enfin que le détecteur Cosima a pu capturer quelques grains de poussières de quelques centièmes de millimètres issus de la comète. Ces particules seront analysées et leur composition chimique précise établie.
 
 
 

Philae à la manœuvre

 
 
 
Vue Globale de Chury prise par la camera Osiris-Crédit ESA-

Vue Globale de Chury prise par la camera Osiris. – © esa

Bref, on le voit, Rosetta et les équipes de scientifiques qui, sur terre, lui donnent leurs instructions, n’ont pas chômé. Nul doute que des données aussi nouvelles que passionnantes vont rapidement s’accumuler.
 
Une prochaine étape de la mission est attendue avec une grande excitation. Il s’agit de l’atterrissage, sur Chury, de Philae, petit module truffé d’instruments de mesure. Nombre d’entre eux sont des analyseurs d’échantillons solides et gazeux. Leur fonction consistera à identifier tous les composants chimiques présents sur la surface de Chury ou proches de celle-ci.
 
 
 
La comète Chury vue sous un autre angle-Crédit ESA-

La comète Chury vue sous un autre angle. – © Esa

Wlodek Kofman et son équipe de l’Ipag ont conçu l’un des instruments présents sur l’atterrisseur et en ont la charge. Il s’agit de Consert, un système radar très sophistiqué, dont une partie restera sur l’orbiteur et une autre se posera avec l’atterrisseur sur la comète (cf. article précédent sur le blog sciences de Place Gre’net).
 
Consert est le seul instrument de la mission Rosetta qui fournira des informations sur la structure interne du noyau cométaire. On imagine avec quelle impatience, mêlée d’un peu d’anxiété, l’équipe grenobloise attend cet atterrissage afin de pouvoir commencer les premières mesures, planifiées quelque dix ans plus tôt.
 
 
 

Trouver LE bon site d’atterrissage

 
 
 
Où en est-on actuellement ? « La comète a été photographiée et sa surface précisément cartographiée avec une précision d’environ deux mètres par pixel. Une carte 3D a même été établie » confie Wlodek Kofman. Les chercheurs disposent donc maintenant d’éléments suffisants pour choisir un “bon” site d’atterrissage. Un certain nombre de critères sont requis pour trouver LE site le plus approprié :
 
  1. les caractéristiques géo-physique de la plate-forme d’atterrissage ;
  2. la minimisation des difficultés liées au vol proprement dit de l’orbiteur vers le site ;
  3. l’intérêt scientifique du site ;
  4. l’opérationnalité spécifique des instruments à cet endroit choisi de la comète ;
  5. et enfin la compatibilité de ce choix avec les autres aspects de la mission tels que définis par le chef de projet.
 
Dix sites ont été initialement retenus. Puis, après analyse des données et discussion entre les responsables des différents projets pour estimer les avantages de tel site par rapport à tel autre, cinq d’entre eux ont été exclus. Finalement, une rencontre s’est tenue le week-end du 12 septembre pour sélectionner les deux sites finalistes : l’un prioritaire et l’autre secondaire.
 
L’acquisition de données complémentaires nouvelles dans les semaines à venir permettra de confirmer définitivement lequel des deux sera finalement choisi pour l’atterrissage le jour J. Confiée entre autres aux ingénieurs du Cnes, la manœuvre s’avère extrêmement délicate et pointue. Et pour cause : le premier essai doit être le bon car il ne peut y en avoir d’autres !
 
Détail de la surface de la Comète-Crédit ESA-

Détail de la surface de la Comète. – © Esa

 
 

Partie de ping pong avec Consert

 
 
Mais revenons à Consert. Comment fonctionnera-t-il ? « Il mesurera la propagation d’ondes électromagnétiques métriques (ndlr : 90 MHz) à travers le noyau entre l’orbiteur et l’atterrisseur » explique Sonia Zine, maître de conférence à l’Université Joseph Fourier et chercheuse à l’Ipag.
 
L’expérience Consert peut être comparée à une espèce de partie de ping-pong entre deux joueurs : le premier, placé sur l’orbiteur, le second sur l’atterrisseur. La balle est remplacée par une onde qui part des instruments Consert de l’orbiteur, traverse le noyau et atteint Consert sur l’atterrisseur, posé sur la comète. Celui-ci analyse les signaux, les renvoie vers l’orbiteur et ainsi de suite. Le tout en quelques centaines de millisecondes !
 
Présentée comme cela, l’expérience paraît simple. En fait, elle a nécessité des années de travail en amont et des calculs extrêmement élaborés, depuis les toutes première étapes de l’élaboration du projet Rosetta. Les choses se sont évidemment accélérées ces derniers mois, depuis que les chercheurs sont en possession de données nouvelles, concrètes et précises sur la structure et la composition probables de la comète.
 
Les scientifiques travaillent donc d’arrache-pied (d’arrache-neurones devrait-on dire !) pour affiner tous les paramètres de programmation informatique très sophistiqués nécessaires aux mesures physiques prévues. Sans rentrer dans tous les détails, il s’agit pour l’essentiel :
 
  1. d’actualiser les calculs par rapport aux données topologiques récemment obtenues et reliées au site qui sera choisi ;
  2. calculer et modéliser les diverses orbites possibles de l’orbiteur pour obtenir les meilleures mesures ;
  3. actualiser et affiner les programmes informatiques d’analyse des signaux fournis par Consert en tenant compte des observations récentes.
 
 
 

Opportunité exceptionnelle

 
 
 
« L’étude du signal propagé à travers le noyau – délai, puissance, chemins multiples – permettra d’acquérir des informations sur la constante diélectrique des composants du noyau de la comète » précise Sonia Zine. Ce paramètre physique permettra de détecter et d’imager les grandes structures du noyau et les diverses stratifications potentielles. Bref, de caractériser la structure interne et la composition du noyau en terme de densité et d’hétérogénéité.
 
« Notons que si les données obtenues par Consert ne permettent pas d’établir précisément la nature chimique des matériaux constituant le noyau, poursuit-elle, elles peuvent néanmoins donner de précieuses indications. Ainsi, une constante diélectrique proche de deux suggérera fortement la présence de glace. »
 
Wlodek Kofman et Sonia Zine-Credit PS-

Wlodek Kofman et Sonia Zine. © Patrick Seyer – placegrenet.fr

 
Les informations fournies par l’expérience Consert sur la structure interne du noyau de Chury représenteront donc, à n’en pas douter, une avancée considérable de notre compréhension des processus de formation de la comète. Et par là-même – comme nous l’indiquions dans notre précédent article – d’acquérir des informations fondamentales sur la formation du système solaire. 
 
Autant de recherches passionnantes qui – comme le souligne Sonia Zine avec une délectation évidente – « représentent une opportunité exceptionnelle n’arrivant probablement qu’une fois dans toute une carrière d’astrophysicien ».
 
 
Patrick Seyer
 
 
 
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