L’aventure de la mission Rosetta
Rendez-vous, rencontre et étude détaillée d’une comète
L’Agence Spatiale Européenne (ESA) a fait de l’exploration cométaire l’une des pierres angulaires de son programme scientifique Horizon 2000, et de Rosetta sa prochaine mission à destination d’une comète. Elle tient son nom de la pierre de Rosette qui permit de déchiffrer les hiéroglyphes.
La mission Rosetta est une mission d’exploration de l’ESA ayant pour objectif l’étude de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Elle est consacrée à l’étude de l’environnement des noyaux cométaires et de leur évolution au voisinage du Soleil.
Vue d’artiste de Rosetta et de l’atterrisseur Philae au voisinage de la comète 67P. Crédit image ESA.
Rosetta a réalisé 2 premières mondiales : ça a été la première mission à mettre en orbite une sonde autour d’une comète et à y déposer un module d’atterrissage à sa surface.
Objectifs scientifiques de Rosetta
Rosetta vise à comprendre les processus, à l’origine du Système Solaire, de la formation de la Terre, de l’origine de l’eau terrestre, de l’apparition de la vie, et à étudier les relations entre la matière cométaire et la matière interplanétaire. Pour ce faire Rosetta entreprendra l’analyse in situ du noyau cométaire, de sa structure et de son environnement. Une véritable étude « archéologique » du noyau cométaire sera réalisée : cartographie, solidité, densité, texture, propriétés thermiques de sa surface, caractérisation globale chimique, minéralogique et isotopique des substances volatiles et des matériaux réfractaires.
Rosetta observera la comète afin d’étudier les phénomènes physiques et chimiques qui régissent la surface du noyau cométaire et la coma interne. L’évolution de l’activité de la comète en fonction de sa distance par rapport au soleil sera étudiée.
L’orbiteur Rosetta a été le premier vaisseau à se placer en orbite autour d’une comète. Il comporte à son bord, 11 instruments (ALICE, CONSERT, COSIMA, GIADA, MIDAS, MIRO, OSIRIS, ROSINA, RPC, RSI, VIRTIS). Il ressemble à une boîte d’aluminium de grandes dimensions 12 m3. Il est équipé de 2 panneaux solaires orientables de 32 m d’envergure. Il utilise une antenne mobile pour ses communications avec la Terre (signaux radio jusqu’à 50 minutes).
L’atterrisseur Philae a été la première sonde destinée à atterrir sur une comète. Elle emporte 9 instruments scientifiques (APXS, CIVA, CONSERT, COSAC, MODULUS PTOLEMY, MUPUS, ROLIS, ROMAP, SESAME), une foreuse qui prélèvera des échantillons sous la surface de la comète, et une hotte recouverte de panneaux solaires.
Les grandes étapes de la mission
Le lancement de la sonde Rosetta, initialement prévu en janvier 2003 à destination de la comète Wirtanen, a été reporté à la suite à l’échec du vol 157 d’Ariane 5 survenu le 11 décembre 2002. Un nouveau rendez-vous fut pris pour un lancement entre le 26 février et le 16 mars 2004 vers une autre comète : la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Lancement de Rosetta. Crédit ESA/CNES/ARIANESPACE.
Le programme d’un coût avoisinant le milliard d’euros, est porté par 17 pays, dont l’Allemagne, la France, l’Irlande et les Pays-Bas, en coopération avec la NASA, les agences européennes de l’espace et des partenaires internationaux.
La sonde cométaire Rosetta a été lancée de Kourou (Centre Spatial Guyanais), le 2 mars 2004 par une fusée Ariane5 G+, emportant à son bord 21 instruments scientifiques (10 sur l’atterrisseur et 11 sur l’orbiteur).
Près de 2h30 de poussée furent nécessaires pour propulser ROSETTA dans l’espace : 3 tonnes dont 1 670 kg de carburant et 165 kg d’expériences scientifiques avant d’atteindre son objectif la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, la sonde Rosetta entreprend un long voyage et passe trois fois près de la Terre (3/03/2005, 15/11/2007 et 11/11/2009) et une fois près de Mars (27/02/2007) pour lui permettre de gagner de la vitesse par assistance gravitationnelle. Elle croise deux astéroïdes, Steins (septembre 2008) et Lutétia (juillet 2010). Rosetta est ensuite placée en hibernation en Juin 2011.
Le long voyage de Rosetta. Crédit image ESA.
Le programme de la mission scientifique cométaire débute à partir de la mi-2014, date à laquelle Rosetta rencontre la comète 67/P. La sonde accompagne alors la comète en approche du Soleil, l’observant sans relâche. Un module d’atterrissage est déposé vers novembre 2014. L’étude de la comète et de son environnement s’étend sur plus de 25 mois. Nominalement prévu pour s’achever fin décembre 2015, la mission a été prolongée de 7 mois, jusqu’à la fin de septembre 2016.
Participation du LPC2E
Le LPC2E est fortement impliqué dans la mission cométaire européenne Rosetta dont l’aventure a commencée il y a plus de 20 ans.
Le LPC2E est le Responsable Principal (PI : Principal Investigator) d’un instrument (RPC-MIP) et Co-PI d’un autre (COSIMA) tous deux sur l’orbiteur. Il a conçu et réalisé différents modules de ces instruments et apporte une expertise scientifique au sein des consortiums dont ils font partie. Il est aussi Co-I des instruments ROSINA et RPC-LAP, également à bord de l’orbiteur.
Charge utile scientifique de Rosetta. Crédit image ESA/ATG medialab.
L’instrument RPC-MIP (Mutual Impedance Probe) et l’instrument RPC-LAP (deux sondes de Langmuir) étudieront l’environnement ionisé de la comète et son interaction avec le milieu interplanétaire avec des techniques de mesure différentes et complémentaires. Dans un mode particulier, ils travailleront de concert, LAP jouant le rôle d’émetteur et MIP de récepteur. Ces deux instruments font partie du Consortium plasma (RPC : Rosetta Plasma Consortium) qui comprend également un magnétomètre (RPC-MAG), un analyseur d’électron (RPC-IES), et un analyseur d’ions (RPC-ICA) qui seront opérés de façon étroitement coordonnée.
L’instrument COSIMA (COmetary Secondary Ion Mass Analyser) est un véritable mini laboratoire de physico-chimie qui a pour but d’analyser in situ la composition des particules de poussières éjectées de la coma de la comète 67P/CG à l’aide de la technique de spectrométrie de masse d’ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS : Time Of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry). C’est un instrument complexe composé : (i) d’une zone de stockage des cibles réceptrices des échantillons, (ii) d’un bras mécanique articulé pour manipuler les cibles réceptrices, (iii) d’une caméra pour déterminer par prise de photographies avant et après chaque exposition au flux de poussières cométaires, l’emplacement des grains cométaires sur les cibles réceptrices, (iv) du spectromètre de masse TOF-SIMS lui-même, (v) et d’une zone de traitement thermique. Le PI-ship de COSIMA est porté par l’institut Max Planck (qui a déménagé de Lindau à Göttingen), par M. Hilchenbach.
L’instrument ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) est en fait constitué de 2 spectromètres de masse aux caractéristiques différentes et d’une sonde de pression. Les spectromètres de masse étudient la partie gazeuse de la comète. La sonde de pression donne des informations sur l’environnement du vaisseau. ROSINA est géré par l’université de Berne en Suisse (PI K. Altwegg). Voir la page Rosetta de l’Université de Berne.
La comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Crédit ESA/Rosetta/NacCam.
Contacts LPC2E :
Christelle BRIOIS : christelle.briois@cnrs-orleans.fr
Jean-Pierre LEBRETON : Jean-pierre.Lebreton@cnrs-orleans.fr
Pierre HENRI : Pierre.Henri@cnrs-orleans.fr