Philae avant et après le premier contact (touchdown) à 15 h35 TU. Rosetta était alors à 17 km du centre de la comète Tchouri. © Esa, Rosetta, MPS for Osiris Team MPS, UPD, LAM, IAA, SSO, INTA, UPM, DASP, IDA

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Philae : le film de son atterrissage

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L'Esa vient de rendre publique une animation, réalisée avec l'aide du Cnes et de nombreux scientifiques, qui retrace ce que l'on sait aujourd'hui de l'atterrissage mouvementé de Philae sur le noyau de Tchouri, voici un an déjà, le 12 novembre 2014. Il apparaît qu'on a eu beaucoup de chance dans cette aventure inédite...

Dès l'arrivée de la sonde Rosetta à proximité du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko alias Tchouri au début du mois d'août 2014, la priorité a été donnée à la détermination du meilleur site d'atterrissage possible pour Philae. Quelques semaines plus tard, au terme d'un effort intense de toutes les personnes impliquées dans la mission, le site J, baptisé peu après Agilkia, a été choisi. Comme le rappelait alors Stephan Ulamec, responsable de Philae au DLR, le centre spatial allemand, « nous l'avons vu sur les dernières images à haute résolution : le noyau est un monde merveilleux et impressionnant. Scientifiquement, c'est passionnant, mais sa forme le rend particulièrement difficile d'accès. Aucun des sites présélectionnés ne remplit tous les critères opérationnels à 100 %, mais le site J est manifestement la meilleure solution. »

Situé sur le petit lobe, relativement plat et offrant une période jour-nuit permettant un rechargement satisfaisant de la batterie par les panneaux solaires de Philae, le site Agilkia aurait fort probablement permis la réalisation de la mission scientifique à long terme si l'atterrissage s'était déroulé correctement. Mais tout ne s'est pas passé comme prévu : au lieu de s'ancrer à la surface du noyau, Philae a rebondi à plusieurs reprises durant près de deux heures avant de se stabiliser très loin du point d'atterrissage initial, dans un site dont les conditions d'éclairement étaient radicalement différentes et n'ont pas permis la réalisation de tous les objectifs scientifiques.

L'animation (ci-dessus) réalisée à partir de la reconstruction minutieuse de cette phase cruciale de la mission démontre combien le fait d'obtenir des résultats a été le fruit d'un hasard incroyablement heureux. Éric Jurado, responsable des activités de mécanique spatiale au Sonc (Science operation & navigation center au Cnes de Toulouse) qui a été fortement impliqué dans la réalisation de cette animation, tient cependant à préciser « qu'elle reflète l'état actuel de nos connaissances en ce qui concerne les mouvements de Philae ».

Le site initialement choisi pour l’atterrissage de Philae, Agilkia, sur le petit lobe de la comète Tchouri, photographié par Rosetta. © Esa, Rosetta, MPS for Osiris Team MPS, UPD, LAM, IAA, SSO, INTA, UPM, DASP, IDA

Philae aurait fait plusieurs tonneaux

En utilisant les données scientifiques collectées par les instruments Sesame, Romap, RPC-MAG, Civa, Consert et Mupus, les images à haute résolution de Rolis et d'Osiris-Nac et les données fournies et calculées par les équipes du Sonc et du LCC (Lander Control Centre, DLR), il a donc été possible de reconstruire au mieux la trajectoire et les mouvements de Philae lors de son atterrissage et de ses rebonds. Après le premier contact de ses trois pieds avec le noyau (15 h 35 TU) et un long rebond durant lequel il était encore stable et bien orienté par rapport à la surface, il se serait apparemment mis à faire des tonneaux après que l'un de ses pieds a heurté la bordure du bassin d'Hatmehit (16 h 20 TU) et, sans une seconde séquence durant laquelle il semble que le contact successif des trois pieds avec le noyau (17 h 25 TU) l'ait remis pratiquement d'aplomb, Philae aurait eu toutes les chances d'atterrir à l'envers ou dans une positon totalement incompatible avec la réalisation de la séquence scientifique initiale.

Les images d'Osiris-Nac et de Rolis ajoutées aux données collectées par les instruments Sesame, Romap et RPC-MAG ont permis de connaître très précisément le déroulement de la tentative d'atterrissage de Philae sur le site Algikia et de calculer les paramètres de la trajectoire du premier rebond. Immédiatement après le contact avec la surface, le moteur d'entraînement de la roue à inertie qui stabilisait Philae lors de sa descente s'est arrêté automatiquement comme il devait le faire une fois l'atterrisseur ancré, mais celui-ci se trouvant alors en déplacement, il s'est produit un transfert régulier avec ralentissement de la roue et accélération de la rotation de Philae qui a finalement atteint près d'un tour toutes les 13 secondes. Durant un peu moins d'une heure, l'attitude de Philae est restée relativement stable par rapport à la surface, jusqu'à ce que, vraisemblablement, l'un de ses pieds heurte un relief sur le bord du bassin d'Hatmehit (16 h 20 TU).

D'après les équipes de l'instrument Romap, les analyses approfondies des variations du très faible champ magnétique du noyau permettent d'émettre l'hypothèse que Philae aurait alors effectué des tonneaux. Pour Éric Jurado, il convient cependant de rester prudent : « cette séquence doit encore être confirmée par l'étude des variations d'éclairement des panneaux solaires et par les pertes de communication ».

Le site d’Abydos photographié par Philae peu après son atterrissage rocambolesque, le 12 novembre 2014. © Esa, Rosetta, Philae, Civa

Une chance incroyable

Dans tous les cas, le mouvement désordonné de Philae semble avoir été arrêté par ce que l'on pourrait appeler son « deuxième atterrissage » (17 h 25 TU), lorsque ses trois pieds ont successivement touché la surface. Philae se serait alors retrouvé à peu près correctement orienté pour son troisième et dernier atterrissage (17 h 31 TU) contre la paroi photographiée peu de temps après par Civa, sur le site baptisé depuis Abydos.

« Nous avons eu une chance incroyable, confirme Éric Jurado. Nous aurions très bien pu ne pas avoir de voie de communication entre Philae et l'orbiteur dont la trajectoire avait été optimisée pour le site Algikia. Donc, s'arrêter finalement à un endroit où il a été possible de faire fonctionner correctement pratiquement tous les instruments, de communiquer efficacement, de réaliser une première séquence scientifique presque normale... nous avons vraiment eu beaucoup, beaucoup, beaucoup de chance ! »

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