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La sonde Rosetta se réveille aujourd'hui

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Après un voyage de près de dix ans, marqué par quatre assistances gravitationnelles et le survol de deux astéroïdes, la sonde Rosetta sort de son hibernation. Elle entame la dernière partie de son voyage à destination de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Vincent Guillaud, qui travaille à Airbus Defence & Space, la société qui a construit Rosetta, nous explique ce qui fait l'originalité de ce satellite.

Construit par Airbus DS, le satellite Rosetta est vu ici avec ses panneaux solaires repliés et la grande antenne qui lui permettra de communiquer avec la Terre. © Airbus Defence & Space

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 Rosetta 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'émergence de la vie sur Terre. Nous y reviendrons plus en détail d'ici quelques semaines.

Cette sonde de l'Agence 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 construction des sondes Mars Express et Venus 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 [Radioisotope Thermoelectric Generator, générateurs thermoélectriques à radioisotope, NDLR] » 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 photoélectriques 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 watts » 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 résistance 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 sublimation des glaces, entraînant l'éjection de gaz 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 mouvement, 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 vitesse 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 gravité de la comète est « trop faible pour que Rosetta s'insère en orbite ».

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