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Mission Rosetta : les chercheurs grenoblois commentent le choix du site d’atterrissage

Philae, l’atterrisseur de Rosetta, ciblera le site J de la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko. Une région fascinante qui offre un potentiel scientifique unique et un risque minimum pour l’atterrisseur.

L’Agence spatiale européenne (ESA) a annoncé hier la sélection du site J comme site principal d’atterrissage. La décision a été unanime, mais le choix du site approprié n’aura pas été une tâche facile ! Une phase capitale à laquelle les scientifiques de l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (Université Joseph Fourier / CNRS - Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble) ont participé. L’événement est programmé pour le 11 novembre prochain.

La course pour identifier le site d’atterrissage ne pouvait commencer que lorsque Rosetta est arrivée à proximité de la comète, le 6 août dernier, et lorsque « Chouri » a été observée en gros plan pour la première fois. Le 24 août, à partir des données collectées alors que Rosetta était encore à environ 100 km de la comète, cinq régions candidates ont été identifiées pour une analyse ultérieure. Depuis lors, la sonde est passée à moins de 30 km de la comète, offrant des mesures scientifiques plus détaillées des sites candidats. En parallèle, les équipes d’opérations et de dynamique de vol ont exploré les options offertes à l’atterrisseur par les cinq sites de débarquement candidats. Au cours du week-end dernier, le groupe de sélection du site d’atterrissage, constitué des ingénieurs et scientifiques du groupe Science de Philae, du centre d’opérations et de navigation du CNES, du centre de contrôle de l’atterrisseur de l’agence spatiale allemande (DLR), des scientifiques représentant les instruments à bord de Philae et de l’équipe Rosetta de l’ESA s’est réuni à Toulouse, afin d’étudier les données disponibles et de choisir les sites principal et secondaire. Wlodek Kofman et Alain Herique, les responsables grenoblois de l’instrument CONSERT s’y trouvaient.

Le choix du site J : la meilleure solution pour l’instrument grenoblois CONSERT

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La comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et les cinq régions candidates identifiées pour l’atterrissage du module Philae © ESA

La comète ayant une forme de botte, le site J se situe sur la « tête », une région de forme irrégulière qui fait un peu plus de 4 km de longueur à son point le plus large. Le site secondaire, le site C, est situé lui sur le « corps » de la comète. Aucun des sites d’atterrissage candidats ne répondait à 100% à tous les critères opérationnels, mais le site J se positionnait clairement comme la meilleure solution. « Comme nous l’avons vu à partir des dernières images en gros plan, la comète est un monde merveilleux mais spectaculaire - il est scientifiquement passionnant, mais sa forme le rend difficile sur le plan opérationnel », explique Stephan Ulamec, directeur de l’atterrisseur Philae au Centre aérospatial allemand (DLR).

Plusieurs points critiques ont dû être étudiés, à commencer par la possibilité d’identifier une trajectoire sûre pour le déploiement de Philae à la surface et un minimum de dangers visibles dans la zone d’atterrissage. Une fois à la surface, d’autres facteurs entrent en jeu, dont le ratio lumière du jour / heures de nuit et la fréquence possible de communication avec l’orbiteur, paramètre particulièrement nécessaire au bon fonctionnement du radar CONSERT, conçu à Grenoble, composé d’un émetteur- récepteur à bord de l’atterrisseur et d’un émetteur-récepteur embarqué sur la sonde, envoyant des ondes radio au travers de la comète afin d’étudier les propriétés internes du noyau. « CONSERT a eu une influence importante sur le choix du site. En effet, certains sites ne garantissaient pas que l’instrument puisse explorer l’intérieur de la comète. Donc, en plus des raisons techniques, la recherche du bon fonctionnement de Consert a été prise en compte dans le choix du site principal » explique Wlodek Kofman, directeur de recherche CNRS à l’IPAG, responsable de l’instrument CONSERT.

La descente de Philae vers la comète étant passive, le point d’atterrissage ne peut se prévoir que dans une ellipse d’un rayon de quelques centaines de mètres. Une zone d’un kilomètre carré a donc été évaluée pour chaque site candidat. Sur le site J, la majorité des pentes sont à moins de 30° par rapport à la verticale locale, réduisant ainsi les risques que Philae se renverse pendant l’atterrissage. Le site J semble également présenter relativement peu de rochers et reçoit l’illumination quotidienne suffisante pour recharger Philae et poursuivre les expérimentations scientifiques sur la surface au-delà de la phase de la durée de batterie . L’évaluation provisoire de la trajectoire jusqu’au site J indique enfin un temps de descente de Philae jusqu’à la surface d’environ sept heures, une durée qui ne compromet pas les observations sur la comète puisque la batterie n’aura pas été trop consommée lors de la descente.

Un calendrier opérationnel détaillé sera préparé pour déterminer précisément la trajectoire d’approche de Rosetta pour livrer Philae au site J. L’atterrissage doit avoir lieu avant la mi-novembre, les modèles donnant la comète de plus en plus active à l’approche du Soleil. « Il n’y a pas de temps à perdre, mais maintenant que nous sommes au plus près de la comète, les opérations scientifiques et de cartographie continue nous permettront d’améliorer l’analyse des sites d’atterrissage principal et de secours », explique le directeur de vol de Rosetta à l’ESA. « Bien sûr, nous ne pouvons pas prédire l’activité de la comète entre maintenant et l’atterrissage, ni le jour de l’atterrissage lui-même. Une augmentation soudaine de l’activité pourrait affecter la position de Rosetta sur son orbite au moment du déploiement et à son tour l’endroit exact où Philae se posera, et c’est ce qui rend cette opération risquée ».

La mission de Philae à la surface de « Chouri »

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Vue de l’orbiter et de l’atterrisseur Philae. © ESA

Une fois déployé de Rosetta, la descente de Philae sera autonome, suivant des commandes préparées par le Centre de contrôle de la DLR et téléchargées via la sonde avant la séparation. Pendant la descente, des images seront prises et d’autres observations de l’environnement de la comète seront effectuées. Quand l’atterrisseur aura touché le sol, à un rythme équivalent au pas de marche, il va utiliser des harpons et des vis à glace pour se fixer sur la surface. Il fera alors une image panoramique à 360 ° du site d’atterrissage pour aider à déterminer où et dans quelle orientation il a atterri.

Commence alors la phase scientifique initiale, où entrent en action les autres instruments d’analyse du plasma et de l’environnement magnétique, et des températures de surface et souterraine. L’atterrisseur réalisera également des forages et prélèvements d’échantillons sous la surface, livrés au laboratoire de bord pour analyse. La structure intérieure de la comète sera également explorée par l’envoi d’ondes radio à travers la surface vers Rosetta.

« Personne n’a jamais tenté d’atterrir sur une comète avant, c’est donc un véritable défi », témoigne Fred Jansen, responsable de la mission Rosetta à l’ESA. « La structure complexe "en lobe" de la comète a eu un impact considérable sur l’ensemble des risques liés à l’atterrissage, mais ce sont les risques à prendre pour avoir la chance de faire le premier atterrissage jamais connu sur une comète. »

La date d’atterrissage doit être confirmée le 26 septembre après une analyse plus approfondie de la trajectoire et la décision finale du « Go / No Go » d’atterrissage sur le site principal suivra une revue d’aptitude complète le 14 octobre.

En savoir plus sur Rosetta

Rosetta est une mission de l’ESA avec des contributions de ses États membres et de la NASA. Philae, l’atterrisseur de Rosetta, est le fruit d’un consortium dirigé par le DLR, le MPS, le CNES et l’ASI. Rosetta est la première mission historique d’un rendez-vous avec une comète. La sonde accompagnera la comète en orbite autour du Soleil et y déploie un atterrisseur.

Les comètes sont des capsules contenant des matériaux primitifs, traces de l’époque où le Soleil et ses planètes se sont formées. En étudiant les gaz, les poussières et la structure du noyau et les matières organiques associées à la comète, à la fois via des observations à distance et in situ, la mission Rosetta devrait fournir la clé de décryptage de l’histoire et de l’évolution de notre système solaire, voire même répondre aux questions sur l’origine de l’eau sur Terre et peut-être même celle de la vie.

L’implication grenobloise dans Rosetta

L’équipe de planétologie de l’IPAG, laboratoire de recherche du CNRS et de l’Université Joseph Fourier au sein de l’Observatoire de Grenoble OSUG, est fortement impliquée dans la mission Rosetta, notamment au travers du développement et du programme scientifique des instruments CONSERT et VIRTIS.

Le sondeur radar CONSERT, composé d’un émetteur-récepteur à bord de l’atterrisseur et d’un second embarqué sur la sonde, enverra des ondes radio au travers de la comète afin d’étudier les propriétés internes du noyau. CONSERT a été construit par un consortium international coordonné par l’IPAG. Durant le vol, il est piloté depuis Grenoble par l’équipe scientifique et technique de l’IPAG, qui définit les séquences de mesure à mener autour de la comète et les commandes à envoyer à l’instrument. L’analyse scientifique des données obtenues sera effectuée à l’IPAG en collaboration avec une équipe internationale.

L’instrument VIRTIS procédera à des observations de spectro-imagerie sur la comète couvrant le domaine visible et proche infrarouge afin d’en étudier la surface et l’atmosphère. L’IPAG a participé au développement de l’instrument et conduit actuellement des travaux expérimentaux en soutien à l’analyse des observations.

Contacts scientifiques

  • Wlodek Kofman, directeur de recherche émérite du CNRS à l’IPAG, responsable ("principal investigator") de l’instrument Consert de Rosetta : wlodek.kofman obs.ujf -grenoble.fr
  • Alain Herique, enseignant-chercheur de l’UJF à l’IPAG, co-responsable ("deputy principal investigator") de l’instrument Consert de Rosetta : alain.herique obs.ujf -grenoble.fr
  • Eric Quirico, enseignant-chercheur de l’UJF à l’IPAG, scientifique associé ("co-investigator") de l’instrument Virtis de Rosetta : eric.quirico obs.ujf -grenoble.fr

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