L'atterrissage et le travail de Philae : les réponses de Francis Rocard

Si Philae s'est bien posé à la surface de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, ce n'est pas à l'endroit attendu, nous explique Francis RocardFrancis Rocard. Même la façon dont il s'y est pris a été très surprenante ! Il a effectué deux rebonds, un grand puis un petit, la parabole du premier ayant duré 1 h 50 avec une distance parcourue d'environ un kilomètre en longueur et en hauteur. « C'est à confirmer, on s'attend à ce que ces chiffres changent. »

Les causes de cet atterrissage raté sont connues. Philae ne s'est pas ancré parce que ni le système à gaz froid, qui devait le plaquer au sol, ni les harpons n'ont fonctionné. Concernant ces derniers, le problème vient du système pyrotechnique qui ne s'est pas déclenché. Pourtant, le mécanisme avait été redondé. L'explication la plus plausible est qu'il s'est détérioré pendant le voyage de dix années de la sonde Rosetta. Quant au mécanisme de propulsion à gaz froid, « on savait au moment du largage qu'il ne fonctionnerait pas ». Quelques instants avant la séparation, en effet, une vanne qui devait s'ouvrir est restée fermée. Enfin, les vis situées aux extrémités des trois pattes de Philae n'ont pas pu fonctionner car « elles devaient s'enfoncer dans le sol par effet de l'inertie de l'atterrissage ».

En revanche, ce qui a très bien fonctionné et que l'on avait un peu oublié, c'est l'amortisseur, installé sur « l'axe principal de Philae qui le fait tourner autour de son train d'atterrissage ». Au contact du sol, il s'est enfoncé de 4 centimètres, assurant sa fonction d'amortissement. Ces 4 centimètres sont inférieurs à la valeur attendue, ce « qui semble montrer que la surface était effectivement molle ».

Cette image a été acquise par la caméra de descente Rolis de Philae avant qu’il ne touche le sol, depuis une distance de 3 kilomètres. Elle montre le site d'atterrissage initial de Philae (en bas) et l'on suppose qu'il s'est posé quelque part en haut de l'image sur le lobe de la comète. © Esa//Rosetta/Philae/ROLIS/DLR

Philae est calé entre deux rochers et n'a pas de patte en l'air

La surface en elle-même a bien amorti le choc, puisque « l'on a atterri à un mètre par seconde et que l'on a rebondi à 38 centimètres par seconde ». Philae a donc perdu pratiquement les deux tiers de sa vitesse. Au second rebond, il s'est posé à 38 centimètres par seconde pour repartir à 3 cm/s, « ce qui signifie que l'on a perdu plus de dix fois la vitesse » ! Ce second rebond a donc été extrêmement mou et n'a duré que 7 minutes.

La roue à inertie, elle aussi, a très bien fonctionné. Son rôle était de stabiliser l'axe principal de Philae durant la descente vers la comète afin qu'il ne tourne pas dans l'espace. « Car au moment où Philae a été largué, il l'a été dans une attitude telle que le plan du train d'atterrissage soit parallèle à la surface au moment du toucher ». Cette roue s'est arrêtée dès le premier contact avec le sol mais comme, par définition, elle a un grande inertie, « elle a mis un temps fou à s'arrêter de tourner ». Elle a donc continué à stabiliser Philae durant toute ou partie de sa parabole d'une heure et cinquante minutes, et a ainsi contribué à ce qu'il garde une bonne position.

Malgré la présence de Rosetta au-dessus de la comète, on ne sait toujours pas où précisément s'est posé Philae. « Il y a une très grande incertitude sur sa position. » On suppose qu'il se trouve dans une dépression du site B, « mais même cela, on n'en est pas certain ». RosettaRosetta pourrait le localiser ces prochains jours. On ne sait pas non plus comment il s'est posé et dans quelle position il se trouve. Initialement, « on pensait qu'une des trois pattes de son train d'atterrissage était en l'air », mais il semble qu'elle soit également posée sur un rocher. Autrement dit, il est calé entre deux rochers, de sorte que « cela ne va pas être facile de le déloger ou de modifier sa position ». Il n'est donc pas ancré mais pas non plus coincé, car les contrôleurs au sol ont réussi à le faire pivoter de 35° « afin d'augmenter la surface des panneaux solaires susceptible d'être ensoleillée, mais sans que l'on sache dans quelle proportion cela va aider la batterie à se recharger ».

Le souci des scientifiques est de recharger la batterie de Philae. En effet, à la différence du site Agilkia, « qui offrait un taux d'ensoleillement idéal pour les recharger, près de 10 heures par jour », l'endroit où Philae s'est posé offre seulement une heure et demie d'ensoleillement. En soi, cette situation n'est pas catastrophique, mais elle va considérablement allonger son cycle d'utilisation. De tous les deux jours comme cela était prévu, il ne pourra être utilisé au mieux qu'une fois par mois, voire tous les deux mois. La très bonne nouvelle est que Philae ne mourra pas de chaud comme cela était prévu. En effet, au fur et à mesure que la comète s'approchera du SoleilSoleil « comme tout a été optimisé pour recueillir le maximum de photonsphotons, Philae devait chauffer si fort qu'il devait en succomber ». Mais, bien à l'ombre entre deux parois, « Philae pourrait même résister après le passage au périhéliepérihélie, en août 2015 ». De plus, les effets saisonniers vont dans le bon sens. Philae va passer de ce qui s'apparente un hiverhiver à une période estivale, de sorte que le nombre d'heures de soleil par jour va augmenter.

Le panorama transmis par Philae, constitué de plusieurs clichés, montrant deux de ses pieds. Le dessin du robot a été ajouté. Première constatation : il fait sombre. La position de Philae, de plus, n'est pas optimale. Il a pourtant fait l'essentiel de son travail... © Esa/DLR

Un retour scientifique déjà excellent

Reste une question : quand Philae va-t-il se réveiller ? Il est très difficile de répondre en raison du fait que l'on ne connaît pas sa localisation ni sa position par rapport au Soleil. À ce problème s'ajoute « qu'il ne suffit pas que la batterie soit chargée pour qu'il se réveille ». En effet, il doit réchauffer certaines parties vitales, dont la batterie qui ne peut pas fonctionner tant qu'elle est froide. Ensuite, il doit communiquer avec Rosetta qui lui enverra des ordres de travail. Instaurer un cycle vertueux dans lequel la batterie se recharge et fait fonctionner les instruments ne sera pas simple.

Quant à la science, quel que soit l'avenir de Philae, « on peut dire que le retour scientifique est de l'ordre de 80 % de ce qui était attendu ». Les deux rebonds, surtout le premier, « ont été une opportunité de faire de la science inespérée » ! et de réaliser des mesures qui n'étaient pas prévues. Ainsi, lors du premier rebond, il a été possible d'analyser la poussière soulevée par Philae et le magnétomètremagnétomètre Romap a enregistré le fameux champ magnétiquechamp magnétique de la comète, « un vrai mystère ». Il subit en effet une variation périodique d'une vingtaine de secondes que personne ne sait expliquer.

Au sol, la priorité a été de faire fonctionner au moins une fois les 10 instruments, qui totalisent 18 senseurssenseurs. Le marteau de Mupus, « utilisé pour connaître la duretédureté du sol et sa densité en fonction de la température », ainsi que le foret, ont bien fonctionné. Ce dernier s'est déployé sur 50 centimètres et a transféré dans le four de l'instrument Cosac l'échantillon qu'il avait réussi à récupérer à son extrémité. Cependant, le spectrespectre semble contenir peu d'informations, de sorte que l'on ne sait pas s'il y avait vraiment quelque chose à analyser.

L'aventure n'est pas encore terminée.