Rosetta (sonde spatiale)

Rosetta est une mission spatiale conçue par l'Agence spatiale européenne (ESA). Son objectif est de récolter des informations sur la comète Churyumov-Gerasimenko en y déposant un atterisseur, mais également sur (2867) Šteins et 21 Lutetia. La sonde a été lancée par une fusée Ariane 5G+ le 2 mars 2004.

Rosetta

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Emblème de la mission

Données générales

Organisation	European Space Agency (ESA)
Domaine	Étude d'astéroïdes
Lancement	2 mars 2004, 7 h 17 UTC
Lanceur	Ariane 5G+
Fin de mission	prévue pour 2015
Identifiant COSPAR	2004-006A
Site	ESA - Rosetta

Caractéristiques techniques

Masse au lancement	3 000 kg

Orbite

Orbite	Interplanétaire

Principaux instruments

ALICE	Ultraviolet Imaging Spectrometer
CONSERT	Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission
COSIMA	Cometary Secondary Ion Mass Analyser
GIADA	Grain Impact Analyser and Dust Accumulator
MIDAS	Micro-Imaging Dust Analysis System
MIRO	Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter
OSIRIS	Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System
ROSINA	Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis
RPC	Rosetta Plasma Consortium
RSI	Radio Science Investigation
VIRTIS	Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer

La mission est nommée en référence à la pierre de Rosette, découverte en 1799 lors de la campagne d'Égypte de Napoléon Bonaparte, et qui permit à Jean-François Champollion de déchiffrer en 1822 l'égyptien hiéroglyphique. De même, l'atterrisseur fut baptisé Philaé (qui peut être orthographié Philæ), en souvenir de l'obélisque de Philaé qui compléta le déchiffrage de Champollion. En effet, les scientifiques espèrent que la mission apportera de nombreuses réponses sur l'histoire du système solaire.

Rosetta sera la première mission à se mettre en orbite autour d'une comète et à déposer un atterrisseur à sa surface.

La sonde est opérée depuis le Centre européen d'opérations spatiales (ESOC) à Darmstadt, en Allemagne.

Présentation

Vue d'artiste de la sonde.

Rosetta est une mission de l'Agence spatiale européenne dont le but principal est d'étudier en détails la comète Churyumov-Gerasimenko.

La sonde est constituée de l'orbiteur Rosetta, équipé de 11 instruments, et de l'atterrisseur Philaé, équipé de 10 instruments.

La sonde devrait effectuer un parcours de 5 milliards de kilomètres. Pour augmenter la vitesse de la sonde, tout en utilisant le moins de carburant possible, les contrôleurs de vol de l'ESA ont joué de l'effet d'assistance gravitationnelle. L'astuce permet de voler de l'énergie à un corps céleste en le frôlant. Plus il est massif, plus le passage est proche, et plus la vitesse acquise est élevée. Rosetta va user par quatre fois du procédé, en frôlant la Terre (2005, 2007 et 2009) et Mars (2007).

Objectifs

L'objectif principal de la mission est l'étude de la Comète Churyumov-Gerasimenko. Mais avant d'arriver auprès de cette dernière, la sonde passera à proximité des astéroïdes (2867) Šteins (en 2008) et 21 Lutetia (en 2010). Ce sera pour elle l'occasion de photographier ces deux corps célestes.

L'étude de Churyumov-Gerasimenko devrait durer 18 mois ; pendant cette période, la sonde cartographiera la comète et se séparera de l'atterrisseur pour que ce dernier se pose à la surface de la comète et étudie sa composition.

Origine du projet

La sonde Cassini lors de son insertion dans l'orbite de Saturne

Vue d'artiste de Giotto

En 1986 et 1996, la sonde européenne Giotto, lancée par une fusée Ariane 1, avait effectué deux survols des comètes Grigg-Skjellerup et de Halley, permettant d'expérimenter, entre autres, la technique de l'hibernation. Par la suite, la sonde Cassini-Huygens approcha à 1,5 millions de kilomètres l'astéroïde (2685) Masursky en février 2000.

La NASA a également envoyé plusieurs sondes vers des comètes :

• Deep space 1, première sonde à être équipée d'un moteur ionique en 1998, qui a survolé l'astéroïde (9969) Braille et la comète Borrelly ;
• NEAR Shoemaker en 1996, destinée à étudier en détail un des plus gros astéroïdes géocroiseurs, 433 Éros, avant de se poser à sa surface le 12 février 2001 ;
• Stardust, qui a effectué un voyage de 4 milliards de kilomètres à travers l'univers et survolé l'astéroïde (5535) Annefrank avant de récolter et renvoyer sur Terre dans une capsule des poussières de la comète Wild 2 ;
• New Horizons, qui a survolé le 13 juin 2006 l'astéroïde (132524) APL avant d'étudier Jupiter en 2007, et qui devrait pouvoir, entre 2015 et 2020, observer des objets de la ceinture de Kuiper.

Après le succès de Giotto, la communauté scientifique internationale a proposé en 1991 le lancement d'une mission dédiée aux astéroïdes, dont un des objectifs était de ramener sur Terre un échantillon du noyau cométaire. La NASA et l'ESA se sont donc regroupé pour donner naissance à la mission CNSR (Comet Nucleus Sample Return), basée sur la sonde Cassini et capable de ramener 10 kg d'échantillons ; l'ESA devant fournir la capsule de retour ainsi que le lanceur. Au bout de deux années de travail, la NASA se retire du programme ; l'ESA, ne pouvant assurer seule une mission de cette envergure, développe alors une mission moins ambitieuse, sans retour d'échantillon, Rosetta. La mission, approuvée en 1994, déposera cependant deux atterrisseur sur la comète étudiée, l'un provenant d'Allemagne (atterrisseur Roland), l'autre d'une association CNES/NASA (atterrisseur Champollion). Dix-huit mois après le début des études, la NASA se retire à nouveau du projet. Philaé nait alors de l'union de 8 pays, dont l'Italie, l'Allemagne et la France, et sera finalement livré à la date convenue pour son intégration sur l'orbiteur Rosetta en 2002.

La sonde

La sonde Rosetta est constituée de deux parties : l'atterrisseur Philaé, de la taille d'un réfrigérateur, monté sur un des côtés de la sonde (il sera le seul à se poser sur la comète) et l'orbiteur proprement dit, qui sera chargé de cartographier la surface de la comète et des astéroïdes qu'il rencontrera, d'envoyer les informations à la Terre, de trouver un terrain plat pour l'atterrissage de Philaé et de lui servir de relais.

Le contrôle au sol

La salle de contrôle de Rosetta à l'ESOC durant la dernière assistance gravitationnelle de la Terre (ESB3).

Le contrôle de la mission est assuré par le Centre européen d'opérations spatiales, l'ESOC. L'équipe de contrôle de Rosetta est assisté par une équipe de calcul de la trajectoire, et utilise le logiciel SCOS-2000.

La complexité de la mission a exigé des innovations comparées aux autres missions, telles que la création d'un mode d'opération spécifique, le DSHB (Deep-Space Hibernation mode). De plus, en raison du besoin d'économiser l'énergie, un seul contact n'est établi par semaine.

Le Centre des opérations scientifiques de Rosetta (Rosetta Science Operations Centre), chargé de la collecte et de la diffusion des données scientifiques, est implanté à l'ESOC mais également à l'ESTEC (le Centre européen de technologie spatiale, aux Pays-Bas).

L'atterrisseur est contrôlé par l'agence spatiale Allemande (DLR) depuis Cologne ; les données collectés par Philaé sont traitées par le CNES, à Toulouse.

Les antennes utilisées pour communiquer avec la sonde sont celles de New Norcia en Australie et de Cebreros en Espagne, toutes deux mesurant 35 mètres de haut et conçues pour pouvoir communiquer avec les sondes les plus éloignées.

L'orbiteur

L'orbiteur a une dimension de 2,8 m par 2,1 m par 2 m (environ 10 m³), pour une masse totale de 2 970 kg, dont 1 670 kg de carburant et 1 300 kg pour la sonde. La charge utile (sans l'atterrisseur) est de 165 kg. La propulsion est assurée par 24 moteurs-verniers fournissant chacun 10 newtons de poussée.

L'orbiteur a été conçu par EADS Astrium et Alcatel Alenia Space, anciennement Alenia Spazio, pour le compte de l'ESA.

Rosetta et Philaé resteront sur la comète tant que celle-ci ne se sera pas désintégrée au aura percuté un autre astre. Aussi, un disque en nickel est attaché à l'extérieur de l'orbiteur contenant les trois premiers chapitres de la genèse traduits dans une centaine de langues, fabriqué par le « projet Rosetta pour la sauvegarde de la variété des langues » (« Rosetta project to save the variety of languages »), basé à San Francisco. Les sondes Pioneer 10 et Pioneer 11 de la NASA, lancées respectivement en 1972 et 1973, contiennent une plaque similaire, la plaque de Pioneer, sur laquelle apparaissent des représentations d'un homme, d'une femme, du système solaire et d'un atome d'hydrogène. Cette plaque est destinée à communiquer des informations sur son origine à une éventuelle intelligence extra-terrestre, qui la trouverait lors de son voyage.

Les panneaux solaires

L'alimentation en énergie est assurée par deux panneaux solaires, qui, déployés, ont une envergure de 15 mètres chacun, pour une surface totale de 64 m². Suivant la distance par rapport au Soleil, les panneaux fourniront entre 8 700 watts et 450 watts de puissance — la sonde ayant besoin de 390 watts au minimum pour fonctionner. La taille démesurée des panneaux solaires s'explique par l'éloignement au Soleil important auquel Rosetta sera confronté. Les précédentes sondes conçues pour voyager loin du Soleil, telles que Voyager 1 et 2 qui se trouvent aujourd'hui hors du système solaire, embarquent des générateurs thermoélectriques à radioisotopes, produisant de l'énergie électrique par la chaleur émise par désintégration radioactive. Cette technologie inconnue en Europe a été remplacée par des panneaux solaires de grande taille, développés entre 1990 et 1996. Rosetta sera la première sonde alimentée par l'énergie solaire à voyager au-delà de la ceinture d'astéroïdes.

Équipements

Des techniciens installent ALICE à bord de la sonde New horizons, lancée en janvier 2006.

La charge utile de l'orbiteur est composée de 11 équipements scientifiques :

• ALICE (Ultraviolet Imaging Spectrometer) est un spectromètre à ultraviolets similaire à celui embarqué sur la sonde New Horizons destiné à analyser la composition de la coma, de la queue et de la surface du noyau. D'un poids de 3,1 kg, cet instrument consomme 2,9 W et a été fabriqué aux États-Unis ;
• CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) étudiera la structure interne du noyau. Quand Rosetta et Philaé seront de chaque côté de la comète, l'orbiteur émettra un signal. Celui-ci sera reçu par Philaé qui le renverra ; son étude permettra de trouver des informations sur la composition de la comète ;
• COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser) analysera la composition des grains de poussière émis par la comète afin de déterminer s'ils sont organiques ;
• GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) mesurera la masse et la vitesses de grains de poussière émis par la comète ;
• MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) étudiera la taille, la forme et le volume des particules autour de la comète ;
• MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter) déterminera quels sont les principaux gaz, la vitesse de dégazage et la température du sous-sol de la comète ;
• OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) est une caméra haute résolution cartographiant la comète ;
• ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) cherchera quelle est la composition de l'atmosphère et de l'ionosphère de la comète ainsi que la vitesse des particules gazeuses ionisées ;
• RPC (Rosetta Plasma Consortium) étudiera la structure de la coma interne et l'interaction de la comète avec le vent solaire et surveillera l'activité cométaire, mesurera les propriétés physiques du noyau ;
• RSI (Radio Science Investigation) mesurera la masse, la densité et la gravité du noyau. De plus, il définira l'orbite de la comète et étudiera la coma ;
• VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) cartographiera la nature des solides et la température à la surface. Cet instrument sera utilisé afin de localiser les sites d'atterrissage.

Système de régulation thermique

Le système de régulation thermique doit maintenir la sonde à une température d'environ 20°C. Rosetta, voyageant dans le système solaire, rencontrera des températures variées : loin du Soleil, à 800 millions de kilomètres, les rayons lumineux ne seront plus suffisants pour la chauffer, il s'avère donc nécessaire d'employer des dispositifs de chauffage ; au contraire, au plus près du soleil, afin d'éviter la surchauffe, des radiateurs sont installés pour dissiper l'énergie thermique.

Rosetta est également munie d'un système de 14 louvres réparties sur 2,5 m², des composants passifs qui s'ouvrent au soleil pour laisser échapper la chaleur mais qui se referment à l'ombre, ressemblant aux stores vénitiens. Poncées à la main, ces assemblages de bandes de métal doivent être manipulées avec soin afin de ne pas détériorer leur qualité. Ce système, testé avec succès le 5 avril 2005 au Centre européen de technologie spatiale (ESTEC), permet de réguler la température sans consommation électrique.

L'atterrisseur

Fichier:LanderDrop.jpg

Vue d'artiste de l'atterrisseur à la surface de la comète Churyumov-Gerasimenko.

L'atterrisseur, Philaé, fixe, se présente sous la forme d'un cylindre partiellement hexagonal, d'un mètre de diamètre pour 80 cm de haut et ayant une masse totale de 100 kg, dont 21 kg d'instruments scientifiques. L'énergie électrique est fournie par des batteries et des panneaux solaires.

En raison du manque d'informations sur la consistance de la surface, plusieurs chaînes indépendantes adaptées à un type de sol sont installées. Pour éviter que l'atterrisseur ne rebondisse, ses 3 pieds sont équipés d'absorbeurs de chocs. En raison du changement d'objectif de la mission, les absorbeurs de chocs ont été modifiés, pour pouvoir être efficaces sur le nouvel objectif qu'est la comète Churyumov-Gerasimenko. En effet, étant 10 fois plus massive que l'objectif prévu au départ (Wirtanen), l'atterrissage sera plus rapide. À l'approche du sol de la comète, Philaé utilisera un harpon et des vis en fonction de la dureté du sol qui lui permettront de se fixer solidement à la comète. Philaé est également muni d'un système propulsif le plaquant au sol.

La descente sera une étape critique de la mission : si elle se fait trop rapidement, Philaé risque de rebondir du fait de la faible gravité régnant à la surface. Le noyau cométaire étant actif, il peut dégazer et déstabiliser Philaé qui devra alors utiliser un moteur placé sur le dessus pour se remettre sur le bon chemin. De plus, la grande distance qui séparera la Terre de l'atterrisseur empêchera tout contrôle direct : les communications feront un aller/retour en 80 minutes, la séquence sera donc entièrement automatique.

Philaé est recouvert de panneaux solaires couplés à des batteries rechargeables fournissant 9 W de puissance. En raison de des variations de l'exposition au Soleil, en raison de la rotation du noyau, du possible givrage des panneaux solaires ou du brouillard créé par les poussières, des piles lui fournissent une autonomie de 5 jours. Les données acquises seront stockées sur 12 Mb de mémoire puis transmises à l'orbiteur, qui les ferra parvenir à la Terre.

La charge utile de l'atterrisseur est composée de 10 équipements scientifiques :

• APXS (Alpha X-ray Spectrometer) analysera les particules alpha et les rayons X afin de déterminer la composition du noyau de la comète ;
• CIVA (Comet Infrared & Visible Analyser) est composé de 6 appareils photographiant la surface et d'un spectromètre analysant des échantillons ;
• CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) sera utilisé en parallèle avec le second instrument CONSERT de l'orbiteur pour déterminer la structure interne du noyau ;
• COSAC (Cometary Sampling and Composition experiment) analysera les gaz et analysera les molécules organiques complexes ;
• PTOLEMY mesurera les relations isotopiques d'éléments légers ;
• MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science) est un ensemble de détecteurs mesurant la densité, les propriétés thermiques et mécaniques de la surface ;
• ROLIS (Rosetta Lander Imaging System), caméra CCD haute résolution, enregistrera des images lors de l'atterissage ;
• ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor) mesurera l'intensité du champ magnétique de la comète et les interactions avec le vent solaire ;
• SD2 (Sample and Distribution Device) forera un trou de 20 centimètres de profondeur pour y collecter des échantillons, analysés par la suite ;
• SESAME (Surface Electrical, Seismic and Acoustic Monitoring Experiments) est composé de trois instruments qui étudieront la propagation des ondes sonores à travers la surface, les propriétés électriques et les poussières retombant à la surface.

L'atterrisseur a été conçu par un consortium de 8 pays européens, sous la direction de l'Agence spatiale allemande (DSR) : l'Allemagne, l'Angleterre, l'Autriche, la Finlande, la France, la Hongrie, l'Irlande et l'Italie.

Transmissions

Deux canaux du réseau DSN (Deep Space Network) sont attribués à la sonde spatiale Rosetta afin de pouvoir communiquer avec la Terre : 8 421,790 123 MHz et 8 423,148 147 MHz. Ces deux fréquences correspondent à l'émetteur à bord de la sonde et ne tiennent donc pas compte de l'effet Doppler.

Chronologie

Lancement

Une fusée Ariane 5

Suite à l'échec d'Ariane 5 ECA et à la révision de tous les systèmes lanceurs en décembre 2002, la mission initiale, qui aurait du être lancée en janvier 2003 et qui avait comme objectif final la comète Wirtanen, avec l'étude, en chemin, de 140 Siwa et 4979 Otawara, a du être repoussée. L'objectif final a donc du être changé ; il était cependant possible, selon le CNES, de le conserver en utilisant un autre lanceur (comme le Proton russe). L'option choisie a été de conserver Ariane 5, il a donc fallut déterminer un nouvel objectif.

Le 14 mai 2003, le comité des programmes scientifiques de l'ESA a fixé pour Rosetta un nouvel objectif, la comète Churyumov-Gerasimenko.

Le lancement de la sonde Rosetta eut lieu le mardi 2 mars 2004 à 4 h 17 et 44s UTC (4 h 17 heure locale), depuis le centre spatial de Kourou, en Guyane française, par la fusée européenne Ariane 5 G+, lors du vol 158. Ce fut le premier envol de la version G+ d'Ariane 5.

Le plan de vol était très différent ce ceux connus jusqu'alors. Les étages d'accélération à poudre furent allumés pendant 139 secondes avant d'être largués. L'étage principal cryotechnique a été éteint 9 minutes et 50 secondes après le décollage avant d'être largué six secondes après, à 173,4 km d'altitude. Dès lors a commencé une phase balistique sur une orbite d'attente elliptique dont l'apogée et le périgée se situent respectivement à 4 000 km et 45 km d'altitude. Après une heure, 45 minutes et 47 secondes le dernier étage, l'EPS, a été allumé pendant 17 minutes, imprimant à Rosetta suffisamment de vitesse pour échapper à la gravité terrestre. La séparation a finalement eu lieu à H + 2 heures, 13 minutes et 30 secondes, et la mission Arianespace s'est achevée à H + 2 heures et 50 minutes.

Fichier:Comparaison plan de vol Ariane 5.svg

Comparaison des plans de vol de Rosetta et de INSAT 3E (satellite géostationnaire). Évolution de l'altitude en fonction du temps.
Légende :
—— : INSAT 3E
—— : Rosetta

« Après le récent succès de Mars Express, l’Europe se tourne maintenant vers l’espace lointain, avec une autre mission fantastique », a déclaré le directeur général de l'ESA.

Le 15 mars 2004, les astéroïdes que la sonde observera durant son voyage ont été sélectionnés : il s'agit de (2867) Šteins et de 21 Lutetia.

2005, première assistance gravitationnelle de la Terre

La courbe rouge représente l'évolution de la vitesse de l'engin en fonction du temps

Représentation de l'astéroïde (2867) Šteins tel que vu par Rosetta lors du survol

L'EQM de Rosetta au Centre européen d'opérations spatiales

Afin de gagner en vitesse et changer de trajectoire, Rosetta va utiliser le principe de l'assistance gravitationnelle, sans consommer la moindre goutte de carburant. L'assistance gravitationnelle repose en l'utilisation volontaire de l'attraction d'un corps céleste pour modifier la vitesse et la trajectoire d'une sonde ou d'un autre engin spatial.

Le 4 mars 2005, Rosetta frôle la Terre (en Anglais Earth Swing-By, abrégé ESB). Une anomalie a été constatée par les ingénieurs de l'ESA : la vitesse de la sonde a augmenté plus que ce qui était alors prévu d'1,8 millimètre par seconde. La vitesse de la sonde est mesurée grâce aux stations au sol ; celle-ci a été confirmée par la NASA.

Le cas de Rosetta n'est pas unique. On peut citer, dans le même genre, l'anomalie Pioneer, frappant les sondes Pioneer 10 et 11, dont la différence entre la vitesse prévue et leur vitesse effective est de 0,874 mm/s.

2007, deuxième assistance gravitationnelle de la Terre et survol de Mars

En novembre 2007, le Minor Planet Center a lancé une alerte prévenant qu'un astéroïde, dénommé « 2007 VN84 », allait croiser la Terre à seulement 5 600 km. Ce communiqué officiel a permis de réquisitionner l'attention des astronomes pour qu'ils puissent évaluer le risque réel de collision avec la Terre. Il s'est avéré que 2007 VN84 n'était que la sonde Rosetta, en approche de la Terre dans sa phase d'accélération par assistance gravitationnelle. Un nouveau communiqué a été émis, annonçant que la désignation 2007 VN84 doit être retirée.

Le 25 février 2007, deuxième assistance gravitationnelle avec Mars. Une manœuvre qui comporte des risques, puisque pendant 15 minutes, la sonde est passée de l'autre côté de Mars, empêchant les panneaux solaires de fournir et l'énergie et bloquant toutes communications. La sonde passe dans l'ombre de Mars à 1 h 52 TU, la sonde passe derrière Mars. Deux minutes après, elle est à 250 km d'altitude. Le contact est repris à 2 h 06. Cependant, Rosetta reste dans le noir jusqu'à 2 h 19. Les instruments ont été activés pour photographier la surface et l'étudier.

Le 13 novembre 2007, Rosetta a effectué son second survol de la Terre (ESB2). Son orbite s'allonge et sa période est désormais d'exactement 2 ans.

Survol de l'astéroïde (2867) Šteins

L'astéroïde (2867) Šteins ne mesure que quelques kilomètres de diamètre. Il a été découvert le 4 novembre 1969 par Nikolaï Tchernykh. La sonde l'a survolé à 800 km, le 5 septembre 2008 à 17 h 45 UTC, avec une vitesse relative de 8,6 km/s. Cependant, l'instrument NAC (Narrow Angle Camera, « caméra petit angle »), une caméra haute résolution, s'est mis en mode « sauvegarde » : il n'a donc pas fonctionné, avant de se remettre en mode nominal à la fin du survol.

2009, dernière assistance gravitationnelle de la Terre et test de la « mise en veille » de Rosetta sur le modèle d'essais

Afin de remettre Rosetta « sur le bon chemin », une manœuvre de correction de trajectoire (en anglais Trajectory correction manoeuvre, abrégé TCM) a été effectuée le 22 octobre.

À 13 h 51 UTC, la sonde a effectué une rotation de 90 minutes afin de s'orienter correctement vers la Terre, puis, à 15 h 26, les 4 moteurs de la sonde ont été allumés, pour finalement êtres éteints à 15 h 27. La manœuvre aura duré exactement 1 minute et 27 secondes.

Le 13 novembre 2009, la sonde a utilisé l'attraction de la Terre pour sa dernière assistance gravitationnelle : à 7 h 45 et 40 secondes UTC, Rosetta est passée à 2 481 km au-dessus de l'île de Java, en Indonésie, avec une vitesse de 13,34 km/s. Cette technique de vol spatial a permis de gagner 3,6 km/s. Aucune anomalie n'a été constatée au niveau de la vitesse.

Afin de corriger une légère erreur de trajectoire, les moteurs de la sonde ont été allumés le 23 novembre, et ont fourni un $\Delta v$ de 58 cm/s.

Durant la première semaine de décembre, le modèle de tests (EQM) au Centre européen d'opérations spatiales fut placé en hibernation, afin de valider le futur essai en vol de janvier 2010.

2010, test en vol de l'hibernation et survol de l'astéroïde 21 Lutetia

Afin de préparer la mise en hibernation prévue en 2011, et après les essais sur le modèle de qualification électrique en 2009, un test en vol d'une semaine sera effectué. Pendant une semaine, Rosetta sera mise dans les mêmes conditions que l'hibernation réelle.

21 Lutetia a été observé pour la première fois à Paris par Hermann Goldschmidt, le 15 novembre 1852. D'un diamètre d'une centaine de kilomètres, il sera frôlé par la sonde le 10 juillet 2010. Rosetta passera à 3 000 km de l'objet à près de 15 km/s (vitesse relative).

« Mise en veille »

Pour des raisons d'économie d'énergie, la sonde sera placée en mode dormant (Deep Space Hibernation Mode, abrégé DSHM) de juillet 2011 à janvier 2014. Ce mode dormant signifie qu'aucune communication avec la Terre ne sera établie durant cette période.

La sonde devrait arriver à proximité de la comète Churyumov-Gerasimenko vers le mois de mai 2014 et entrera en orbite autour d'elle au mois d'août de la même année. Elle cartographiera pendant environ 6 mois la comète avant de larguer Philaé pour qu'il y atterrisse. Cette période permettra de trouver un endroit plat où l'atterrisseur pourra se poser.

2014, sortie d'hibernation et rendez-vous avec la comète

Pendant toute la durée de l'hibernation, il n'est pas prévu de contacts avec Rosetta ; si il devait y en avoir un, ce serait pour s'assurer qu'elle « répond ».

En janvier 2014, la sonde sera réactivée et sera mise en orbite en mars autour de la comète, ayant traversé 6,5 milliards de kilomètres au travers du système solaire en 10 ans. Cette phase, comparable à un lancement, demande la vérification de chaque sous-système, les contrôleurs ignorant l'état de chacun d'eux après 2 ans sans contact. En novembre 2014, à près de 650 millions de kilomètres de la Terre et à plus de 135 000 km/h, Philaé sera déposé sur la comète après quelques mois de préparation. La durée de vie de l'atterisseur est estimée à 5 jours minimum.

2015 : fin de mission

Après 18 mois passés en orbite autour de la comète, la mission s'achèvera en décembre 2015, bien qu'une prolongation est possible si l'état de la sonde le permet encore.

Retombées scientifiques

Comprendre l'origine du système solaire

La nébuleuse en émission NGC 604, pouponnière d'étoiles.

Il y a 4,6 milliards d'années, le système solaire était encore une nébuleuse protosolaire constituée principalement d'hydrogène, d'hélium, de glace et de silicates. Sous l'effet d'une condensation et d'un réchauffement de la nébuleuse, le Soleil s'est allumé : la glace fond en raison de la double augmentation de la température. Les autres éléments chimiques s'associent, formant des molécules sous forme gazeuse à proximité du Soleil et sous forme de glace à grande distance. Les silicates et métaux situés à moins de 450 millions de kilomètres du soleil donnent naissance aux planètes telluriques, les éléments plus légers situés plus loin forment des planètes gazeuses, géantes et peu denses. À plus de 10 unités astronomiques du Soleil, à la frontière du système solaire, ont subsisté des glaces et des poussières. Petit à petit, elles se sont agglomérées pour former des cométésimales d'une dizaine de mètres, puis en noyaux de plus de 100 mètres à quelques kilomètres. Depuis, ces comètes sont restées « figées » : ce sont donc des témoins de l'évolution et de l'histoire du système solaire qui nous permettront de mieux le comprendre.

Reprise des éléments de Rosetta sur d'autres sondes

La sonde Mars Express en orbite autour de Mars (vue d'artiste)

De nombreux systèmes, développés pour Rosetta, ont été repris sur Mars Express, lancée en juin 2003 en direction de Mars. C'est le cas de l'ordinateur de bord, des transpondeurs, de l'antenne faible gain, des gyroscopes lasers, des accéléromètres des centrales de navigation inertielle et l'articulation des panneaux solaires. Ces éléments représentent 80% de la sonde. Afin de réduire le coût de 4 autres missions, la plate-forme de Rosetta a été réutilisée sur Mars Express, lancée en juin 2003, sur Vénus Express, partie vers Vénus en avril 2006, sur BepiColombo, qui devrait être lancée en août 2014 à destination de Mercure, et Solar orbiter, sonde destinée à l'étude du soleil.

Rechercher des traces de vie

Les deux énantiomères du bromochlorofluorométhane.

De nombreuses molécules sont dites chirales, c'est-à-dire qu'elles existent sous deux formes énantiomères (dextrogyre et lévogyre) égales, en quelque sorte, à leur image dans un miroir. Les acides aminés, utilisés dans la vie telle que connue actuellement, sont chiraux ; cependant, la vie n'utilise qu'une seule forme (lévogyre) : elle est dite homochirale. Aussi, la découverte de molécules qui, en plus d'être d'intérêt biologique, sont homochirales, pourrait indiquer la présence de vie.

La question que se posent aujourd'hui les biologistes est « pourquoi la vie a-t-elle choisi la forme lévogyre plutôt que dextrogyre », d'autant plus que l'expérience de Miller (synthèse d'acides aminés censée reproduire l'atmosphère primitive terrestre) donne un mélange d'autant de molécules lévogyres et dextrogyres.

Dans la météorite de Murchison, découverte en 1969 en Australie, un énantiomère est 15 % plus abondant que l'autre, ce qui semble montrer que l'homochiralité de la vie a été favorisée par une surabondance de lévogyres provenant de météorites.

L'atterrisseur Philaé étudiera les échantillons et permettra peut-être de comprendre l'origine de l'homochiralité du vivant.

Annexes

Bibliographie

• Sébastien Rouquette, Cahier de l'espace n°2 : Comètes : un rêve plus loin ! De Rosetta à nos origines, CNES, janvier 2004, 24 p. (lire en ligne)
• (en) Rita Schulz, Claudia J. Alexander, Hermann Boehnhardt et Karl-Heinz Glassmeier, Rosetta : ESA's Mission to the origin of the solar system, Springer-Verlag New York, novembre 2008, 785 p. (ISBN 038777517X)
• (en) Luigi Colangeli, Elena Mazotta Epifani et Pasquale Palumbo, The new Rosetta targets : Observations, Simulations, and Instrument Performances, Springer-Verlag New York, octobre 2004, 315 p. (ISBN 1402025726)
• (en) Andrea Accomazzo, Sylvain Lodiot, Paolo Ferri, Armelle Hubault, Roberto Porta et Josè-Luis Pellon-Bailon, « The first Rosetta asteroïd flyby », Acta Astronautica, n^o 66,‎ 28 juillet 2009, p. 382 (ISSN 0094-5765, lire en ligne)

Articles connexes

• Mission Deep Impact, une autre mission de sonde spatiale qui a pour objectif d'étudier la composition d'une comète
• Hayabusa, sonde japonaise chargée d'étudier un astéroïde

Liens externes

• (en) « Site officiel », sur http://www.esa.int
• « Dossier sur la sonde », sur http://www.futura-sciences.com, Futura-sciences, 23 février 2004
• « Dossier sur la sonde », sur http://perso.wanadoo.fr/pgj
• (en) « Blog officiel de la mission »
• (en) « Rosetta Science Operations »
• (en) « ESA Science & Technology : Rosetta », sur http://sci.esa.int/