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Hayabusa-2 va partir étudier un astéroïde... et en revenir

ActualitéClassé sous :hayabusa-2 , astéroïde 1999 JU3 , Mascot

Au Japon, le lancement d'Hayabusa-2, initialement prévu le dimanche 30 novembre, a été reportéen raison des mauvaises conditions météoà ce lundi 1er décembre, à 5 h 24 en heure française. Cette nouvelle mission à destination d'un astéroïde a pour ambition, cette fois, le retour d'échantillons sur Terre et l'atterrissage de deux petits engins, dont Mascot, fourni par la France et le DLR allemand.

Comme Hayabusa-1, la sonde japonaise Hayabusa-2 a également pour objectif de rapporter des échantillons d'un astéroïde. © Jaxa

Si les conditions météorologiques sont favorables, le Japon devrait lancer ce lundi 1er décembre à 13 h 24 en heure locale (il sera 5 h 24 en France métropolitaine), la sonde spatiale Hayabusa-2 à destination de l'astéroïde de type C, 1999 JU3. Cette mission, dont nous avons abordé les objectifs dans un précédent article, atteindra sa cible, en juin 2018 pour y déposer deux engins et récupérer des échantillons et cela non pas depuis un seul site mais trois ! C'est évidemment très ambitieux. Elle devrait en repartir en décembre 2019 en vue d'un retour sur Terre des échantillons collectés à sa surface, un an plus tard, soit en décembre 2020.

Si vous avez aimé l’atterrissage mouvementé de Philae sur la comète Churyumov-Gerasimenko, vous allez adorer la mission de Mascot, un des deux atterrisseurs (lander) fournis par la France et le DLR allemand. Pour nous en parler, nous avons rencontré Muriel Deleuze, chef de la contribution française à Mascot dont le Cnes « a fourni les trois antennes pour communiquer avec la sonde japonaise, la batterie et, comme pour Philae, a la responsabilité de l'analyse de la phase de séparation, de descente et d'atterrissage ». À l'instar de Philae, il va calculer l'instant de séparation et la trajectoire de Mascot selon la connaissance acquise de l'astéroïde, l'altitude de la sonde, les différents modèles de forme et de gravité et bien évidemment du site d'atterrissage choisi.

Se poser sur un astéroïde et repartir avec des échantillons

L'idée est de déposer Mascot sur le premier des trois sites d'où seront récupérés des échantillons et de « faire un prélèvement aussi près que possible de l'atterrisseur ». Pour le troisième prélèvement, le défi est de creuser un cratère de 50 cm de profondeur, à l'aide d'un impacteur, puis de récupérer des échantillons qui « n'auraient pas été altérés par l'érosion de la surface ».

Acronyme de Mobile Asteroid Surface Scout, Mascot est un atterrisseur construit sous la maitrise d'œuvre de la DLR (Agence spatiale allemande) en seulement trois ans. Il se différencie nettement de Philae et se « présente sous la forme d'un parallélépipède de 30 cm de côté ». Il est beaucoup plus simple dans sa conception que le robot qui s'est posé récemment sur la comète et pèse dix fois moins : 10 kg contre 100.

À la différence de Philae qui embarquait deux batteries — la primaire, celle qui lui a permis de fonctionner et travailler sur la comète dès son atterrissage et une seconde, conçue pour plusieurs cycles de chargement —, Mascot n'en possède qu'une seule. En théorie, elle doit lui permettre de « fonctionner pendant environ 12 heures ». Sa mission sera terminée dès que la batterie sera vide. « Pour l'anecdote, cette batterie est constituée de neuf piles qui ont été développées pour Philae. »

L'énergie fournie par cette batterie sera utilisée pour faire fonctionner les quatre instruments embarqués (contre 10 dans le cas de Philae) dont le microscope infrarouge hyperspectral pour analyse minéralogique in situ du sol. Fourni par la France, MicrOmega est un instrument développé par l'Institut d'astrophysique spatiale (IAS). Il est conçu pour déterminer la composition minéralogique de chaque grain de poussière qu'il observera. L'un des très grands intérêts de cet instrument, « et c'est en partie pourquoi les Japonais l'ont sélectionné », est qu'il a un lien avec la mission de retour d'échantillons d'Hayabusa-2. « En effet, cela permettra de comparer l'analyse minéralogique in situ avec les échantillons de l'astéroïde ramenés sur Terre qui peuvent avoir été altéré par le retour ou lors du prélèvement. »

Encore des rebonds imprévisibles

Mascot sera séparé d'Hayabusa-2 à une distance de seulement 100 m d'altitude. On s'attend à ce qu'il touche la surface de l'astéroïde à la vitesse de 20 cm par seconde, 5 fois moins vite que Philae. Au contact, il sera amorti par la structure, « qui n'est pas d'une raideur infinie » et bien évidemment par la surface selon la nature du sol (dur ou souple). « On espère un amortissement de l'ordre de 30 à 50 % ; comme pour Philae il y a un risque qu'il s'enfouisse dans le sol. »

Avant de se stabiliser sur la surface de l’astéroïde, Mascot effectuera de nombreux rebonds. Sa durée de vie dépendra du fonctionnement de sa batterie estimée à quelque 12 heures. © Cnes

À la différence de ce dernier, Mascot ne possède pas de harpon. « D'ailleurs il n'en a pas besoin, car il n'a pas de contrôle d'attitude » de sorte qu'il n'est pas possible de savoir de quel côté il va se poser. Lorsqu'il se séparera de Hayabusa-2, il partira en vrille et réalisera plusieurs rebonds contre la surface avant de s'immobiliser. « Si nous savons que Mascot va rebondir, nous ne souhaitons pas trop longtemps. L'objectif est de rebondir moins de deux heures sur une distance d'une dizaine de mètres ». Leurs nombres dépend principalement de la nature du sol : « plus il sera dur et plus nombreux ils seront ».

Avec un poids de seulement 0,1 g, « contre 10 kg sur Terre », la principale préoccupation est moins un endommagement ou la casse de l'engin que de le voir passer son temps à rebondir avec le risque qu'il rate sa cible, mais surtout « qu'il rebondisse tellement qu'il finit par ne plus retomber et se satellise autour de l'astéroïde ».

Autres difficultés de la mission

Si aucune panne technique ou mécanique ne vient entraver la mission, avec les rebonds, « l'autre incertitude concerne le mécanisme qui permet à Mascot de se retourner pour qu'il soit à la bonne position ». Il faut savoir que celui-ci a seulement été testé par analyse, car il n'est pas possible de le faire en pesanteur terrestre. Et pour le bon fonctionnement de l'instrument français MicrOmega, il est très important qu'il se retrouve le nez contre la surface sans quoi il ne pourra pas fonctionner.

Quant aux antennes fournies par le Cnes, deux sont installées sur l'engin. Comme on ne sait pas dans quelle position il va se poser à la surface, il était important que Mascot soit en capacité de communiquer avec la sonde quelles que soient la configuration dans laquelle il se trouve sur l'astéroïde et l'attitude lors de la phase de descente. « D'où la décision d'installer deux antennes omnidirectionnelles sur deux faces opposées de Mascot. » Quant à la troisième, elle se situe sur la sonde elle-même et sera utilisée uniquement pendant la phase de croisière pour des communications RF entre les deux engins.

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