Philae : 7 heures de terreur pour l’atterrissage sur une comète

Le 12 novembre, Philae, l’atterrisseur de la sonde Rosetta est prévu d’atterrir sur la comète 67P. Pourquoi 7 heures de terreur ? Car, en référence aux « 7 minutes de terreur » de l’atterrissage du rover Curiosity sur Mars, l’atterrissage de Philae durera 7 heures entre le moment où il sera libéré de Rosetta et le moment où il devrait toucher  le sol de la comète. Et cette mission est à haut risque avec un fort risque d’échec.

 7 heures, c’est long, voilà pourquoi :

Le descente de Philae vers la comète. (Crédits : CNES/ Tredan-Turini)

Le descente de Philae vers la comète. (Crédits : CNES/ Tredan-Turini)

La journée d’atterrissage de Philae le 12 novembre (en heure de Paris – CET) :

  • 9h30 : séparation et début de la descente de Philae (le signal de confirmation atteindra la Terre à 10h03)
  • 9h45 : ouverture du train d’atterrissage de Philae

Pendant la descente, Philae prendra des photos de la comète et commencera à prendre des mesures de l’environnement autour de la comète. Vers 15h50, on espère avoir les premières prises de vue du site d’atterrissage.

  • 16h34 : contact avec la surface de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko

Au toucher des pieds du lander, Philae doit se harponner à la surface glacée, et un propulseur sur le dessus de Philae poussera doucement le robot vers la surface pour l’empêcher de rebondir dans l’espace.  Une fois sécurisé, l’atterrisseur transmettra un signal qui mettra environ 30 minutes pour arriver sur Terre.

Au moment de l'atterrissage sur la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko, le train d'atterrissage va absorber les forces de l'atterrissage alors que des vis dans chacun des pieds de la sonde et un système de harpon verrouilleront Philae à la surface. Dans le même temps, un propulseur sur le dessus de l'atterrisseur  le poussera vers le bas pour contrer l'impulsion du harpon transmise dans la direction opposée. (© ESA / ATG medialab)

Au moment de l’atterrissage sur la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko, le train d’atterrissage va absorber les forces de l’atterrissage alors que des vis dans chacun des pieds de la sonde et un système de harpon verrouilleront Philae à la surface. Dans le même temps, un propulseur sur le dessus de l’atterrisseur le poussera vers le bas pour contrer l’impulsion du harpon transmise dans la direction opposée. (© ESA / ATG medialab)

  • 17h (+ ou – 15 min) : confirmation de l’atterrissage par le centre de contrôle de Philae

Une fois à la surface, Philae commencera à travailler. L’atterrisseur prendra une photo panoramique de son environnement à l’aide de ses micro-caméras embarquées. Ensuite, environ une heure après l’atterrissage, la première séquence d’expériences scientifiques de surface va commencer, et pour une durée de 60 heures ou plus.

  • 19h : réception du panorama du paysage autour de Philae

Comment volera Rosetta au moment de la séparation de Philae ?

Pour l’atterrissage et pour prémunir la sonde Rosetta d’un danger lors de cette phase risquée, Rosetta a changé d’orbite le 28 octobre dernier. Elle a quitté l’orbite d’étude de la comète qui était à 10 kilomètres d’altitude. Au final , Rosetta aura une orbite légèrement elliptique à la distance approximative de 30 kilomètres du centre de comète (voir l’animation plus loin). Un autre changement orbital se déroulera environ deux heures avant la séparation de Philae, Rosetta déploiera Philae à une distance de 22,5 kilomètres du centre de comète, à 8h30 UTC ce 12 novembre. Une deuxième manœuvre causera une déflexion de la trajectoire de Rosetta à partir de la comète ; elle se produira 40 minutes après séparation afin d’avoir une visibilité de l’atterrissage de Philae.

© ESA

© ESA

L’altitude de séparation de Philae semble très élevée au regard des 10 km d’altitude qu’a pu avoir la sonde, mais cela répond à plusieurs contraintes : la performance de Rosetta, la performance de Philae, les spécifications d’atterrissage, les marges de sécurité, etc…

« Voler plus près de la comète nest pas forcément plus précis »
(Andrea Accomazzo, le responsable de vol de Rosetta, ESA)

La vitesse de séparation étant fixe à environ 0,187 m/s, ceci impose des limitations à la capacité de diriger Philae vers la comète, c’est à dire limite les positions et les vitesses de Rosetta pour la séparation. Si Rosetta devait se séparer de Philae à une distance plus proche, alors elle devrait voler avec une vitesse plus réduite, tout en maintenant la distance de sécurité minimum. En réduisant la vitesse de Rosetta, cependant, il y aurait deux effets négatifs :
•    Rosetta ne volerait pas sur une trajectoire hyperbolique en ce qui concerne la comète ; donc la sonde volerait potentiellement vers le côté nuit de la comète, ce qui n’est pas souhaité car il faut un maximum de rayonnement solaire pour les panneaux solaires, pour la puissance électrique de la sonde et de l’atterrisseur.
•    La durée entre la dernière manoeuvre de contrôle d’orbite et l’atterrissage augmenterait, et de ce fait augmenterait la durée durant laquelle les erreurs de navigation se propageraient, affectant la précision d’atterrissage.
En résumé, en analysant les différentes options, les experts de la navigation et de la mission ont sélectionné le scénario donnant les meilleurs résultats en termes de précision d’atterrissage et de respect des contraintes. (plus de précisions dans cet article du blog de l’ESA)

Où va atterrir Philae exactement ?

2 sites d’atterrissage ont été sélectionnés en septembre, un site principal et un site de secours.  A ce jour, le site principal est désormais le seul envisagé. Dans la vidéo ci-après, le Site d’atterrissage principal « J » a été marqué en bleu, et le site d’atterrissage de remplacement « C » est marqué en rouge.

Le nom du site d’atterrissage a été choisi le 4 novembre après un concours à idée lancé par l’ESA : Agilkia. Le site d’atterrissage « J » a été nommé selon l’île d’Agilkia, une île sur le Nil dans le sud de l’Egypte. Un ensemble de constructions égyptiennes antiques, y compris le célèbre temple d’ISIS, a été déplacé à Agilkia depuis l’île de Philae quand cette dernière a été noyé pendant la construction des barrages d’Assouan au 20ème siècle (source : article de l’ESA). Les références égyptiennes de cette mission Rosetta/Philae ont donc été conservées.

Cette mosaïque de quatre images NAVCAM prises le 30 octobre montre le site d'atterrissage de Philae alors que Rosetta était à 26,8 kilomètres du centre de la comète. La résolution d'image à cette distance est 2,27 m/pixel, et la mosaïque couvre 4,0 x 3,7 kilomètres. (© ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0)

Cette mosaïque de quatre images NAVCAM prises le 30 octobre montre le site d’atterrissage de Philae alors que Rosetta était à 26,8 kilomètres du centre de la comète. La résolution d’image à cette distance est 2,27 m/pixel, et la mosaïque couvre 4,0 x 3,7 kilomètres. (© ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0)

L’atterrissage de Philae est une aventure ambitieuse et à très haut risque.

Quels risques ?

  • L’activité de la comète ne peut être prédite : des jets de gaz et de poussières ou même l’éclatement de la comète elle-même pourrait empêcher ou gêner fortement l’atterrissage.
  • L’aire d’atterrissage choisie n’est pas parfaitement plate, mais la plupart des pentes sont à un angle inférieur à 30 degrés. Il y a quelques rochers qui pourraient poser un problème si Philae les percute.
  • Si la surface de la comète est trop tendre, les pieds ne pourront peut être pas sécuriser suffisamment l’atterrisseur. Si le sol est trop dur, les harpons ne pourront peut être pas pénétrer du tout le sol et donc sécuriser Philae. Mais les systèmes prévus devraient permettre l’atterrissage comme expliqué dans la vidéo ci-après :

Même la NASA reconnait que cette mission est comparable à Curiosity, dans cette vidéo :

De nombreux articles sont disponibles ces derniers jours sur cet atterrissage tant attendu des scientifiques et du monde spatial. Ma sélection d’articles des agences spatiales ou de spécialistes :

Articles précédents de ce blog dans le menu « Rosetta / Philae »

Une vue inhabituelle de la comète 67P/ Churyumov-Gerasimenko; Mosaique de quatre images de la NAVCAM prises à une altitude de 33,4 kilomètres du centre de la comète 67P le 2 novembre. La résolution d’image est 2,68 m/pixel. (© ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0)

 

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