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Lancée en mars 2004 à la poursuite de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko pour y déposer le petit atterrisseur Philae et l'étudier, la sonde RosettaRosetta s'apprête à sortir de son mode d'hibernation afin de préparer son rendez-vous avec cette comète, en août. Cette mission a pour objectif de mieux comprendre la formation du Système solaire et apporter des éléments de réponse à l'émergenceémergence de la vie sur Terre. Nous y reviendrons plus en détail d'ici quelques semaines.
Cette sonde de l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne a été conçue et réalisée autour d'une plateforme spécifique par l'activité espace d'Airbus Defence & Space (anciennement Astrium). Elle a par la suite été réutilisée en grande partie pour la constructionconstruction des sondes Mars Express et Venus ExpressVenus Express, deux autres missions de l'Esa toujours en activité.
De très grands panneaux solaires
L'originalité de Rosetta réside dans sa source de puissance et l'utilisation de « panneaux solaires d'une envergure de près de 30 mètres », nous explique Vincent Guillaud, directeur de l'ingénierie des satellites observation et sciences du site toulousain d'Airbus Defence & Space (Airbus DS).
Essais de déploiement des panneaux solaires de la sonde Rosetta dans les locaux techniques de l'Agence spatiale européenne de l'Estec (Pays-Bas, mars 2002). Ces panneaux solaires ont une envergure d’environ 30 mètres. © Esa
Ce qui surprend, ce n'est pas tant leur taille que le fait qu'ils soient utilisés pour ce type de mission. En général, au-delà de l'orbite de Mars, « on utilise des RTG RadioisotopeRadioisotope Thermoelectric Generator, générateurs thermoélectriques à radioisotope, NDLRNDLR] » pour la production d'énergie. À l'époque, l'Esa n'avait pas souhaité envoyer dans l'espace un satellite embarquant un RTG, préférant doter Rosetta de panneaux solaires. C'était « une première mondiale d'avoir une mission qui s'éloigne autant du Soleil » et utilisant des cellules photoélectriquesphotoélectriques pour la production d'énergie.
Ce choix technique a eu comme principales conséquences de doter le satellite de « très grands panneaux solaires de 2 x 14 m » et d'avoir à placer la sonde « en mode hibernation dans la partie de la mission la plus éloignée du Soleil », entre 700 et 800 millions de kilomètres. À ces distances, le taux d'ensoleillement est si faible que « seuls quelques centaines de wattswatts » sont disponibles contre à peu près neuf kilowatts si la sonde se trouvait à proximité de la Terre.
Rosetta se réveille toute seule
Et c'est de ce mode de fonctionnement que la sonde s'apprête à sortir. Son réveil interne a été « programmé au 20 janvier 2014 à 10 h 00 TU ». Rosetta va réchauffer ses instruments de navigation, puis arrêter sa rotation pour pointer son antenne principale vers la Terre et informer l'équipe au sol, qui la suit depuis le Centre européen d'opérations spatiales (Darmstadt, Allemagne), qu'elle est toujours en vie. « Les 11 instruments de la sonde et les 10 instruments de l'atterrisseur seront allumés et vérifiés » progressivement, au fur et à mesure que Rosetta s'approchera de la comète.
Compte tenu de la nécessité de fonctionner si loin du Soleil, on pourrait penser que ces panneaux solaires sont de conception particulière. « Il n'en est rien. » Les cellules solaires sont « très peu différentes » d'autres panneaux de la même génération. Seule amélioration notable, Airbus DS a veillé dans leur conception à « les rendre plus efficaces et opérantes dans un environnement beaucoup plus froid qu'habituellement », à plusieurs centaines de millions de kilomètres du Soleil, « où le flux solaire est beaucoup plus faible.
La sonde Rosetta en cours d'assemblage dans les locaux techniques de l'Esa, aux Pays-Bas. Au premier plan, le lander Philae. © Esa, van der Geest
Enfin, ces panneaux solaires diminuent la résistancerésistance de la sonde. À mesure que la comète va se rapprocher du Soleil, la température à la surface du noyau va s'élever et provoquer la sublimationsublimation des glaces, entraînant l'éjection de gazgaz et de poussières. Rosetta va donc être « confrontée à un environnement plus ou moins saturé en particules cométaires ». Or, personne ne sait dans quelle mesure les panneaux solaires en seront affectés ni combien de temps ils résisteront. Les chercheurs souhaitent que la sonde accompagne la comète le plus longtemps possible autour du Soleil.
Rendez-vous avec la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko en août
Cela induit un autre problème. Rosetta, qui fonctionne aujourd'hui à des distances très éloignées du Soleil, sera amenée à s'en rapprocher à moins de 150 millions de km. C'est certes une distance de sécurité confortable, mais entre les zones les plus proches et les plus éloignées du Soleil, la conception de la sonde doit tenir compte de la variation de puissance solaire reçue, « de l'ordre de 25 ».
Aujourd'hui, Rosetta se trouve sur une trajectoire suffisamment allongée pour pouvoir effectuer un rendez-vous avec 67P/Churyumov-Gerasimenko dans de bonnes conditions. Les deux objets sont sur des orbites convergentes. Par rapport au mouvementmouvement, la sonde se situe derrière la comète, à neuf millions de km. Elle file à sa rencontre à « environ 1 km/s ». Avant son rendez-vous prévu au mois d'août, Rosetta devra réaliser « neuf manœuvres de ralentissement par rapport à la comète ». Ces manœuvres commenceront dans trois mois à 2,5 millions de km de la cible. À la mi-juillet, Rosetta devrait se situer à « moins d'une centaine de km de la comète » et voler à une vitessevitesse de 10 m/s. Le but est de « l'amener à voler en formation à côté de la comète » à une distance comprise entre 20 et 100 km. En effet, le champ de gravitégravité de la comète est « trop faible pour que Rosetta s'insère en orbite ».
