A la découverte de Tchoury ! – WUS#10

Bonjour à tous !

Pour le dixième billet de ce blog, on va traiter d’un sujet qui a été pas mal relayé par les médias, notamment au second semestre de 2015 : il s’agit de la mission spatiale Rosetta. Vous l’aurez compris, cette semaine on va parler d’astrophysique ! On va s’intéresser à la genèse de cette mission, on va parler de la prouesse technique de celle-ci ainsi  ce qu’elle a apporté à la science.

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Vue d’artiste de la sonde Rosetta et de l’atterrisseur Philae (issue de sci.esa.int)

La mission Rosetta

La mission Rosetta est une mission spatiale lancée par l’ESA, l’Agence Spatiale Européenne, en 2004 dans le cadre de son programme Horizon 2000. Cette mission a pour but d’étudier les propriétés de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, plus connue sous le nom de Tchoury ou Tchouri. Pour ce faire, la mission dispose de deux  principaux instruments : la sonde Rosetta, qui, mise en orbite autour de  la comète, peut étudier ses propriétés « de loin », et l’atterrisseur Philae, dont on a beaucoup parlé et qui aurait dû permettre d’étudier la comète à sa surface.

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Photo de Tchoury prise le 25 mars 2015 par la caméra NavCam de Rosetta (issue de sci.esa.int)

Parlons maintenant un peu de Tchoury. La comète 67P/Churyumov-Gerasimenko a été découverte en 1969 par deux astronomes ukrainiens, qui ont donné leur nom au noyau cométaire. Comme on peut le voir sur cette photo, Tchoury à une forme assez spécifique et reconnaissable : il est en effet composé de deux lobes, l’un étant plus grand que l’autre. On compare souvent la comète à un canard, le plus petit lobe correspondant à la tête (« head ») du canard, le plus grand lobe étant assimilé à son corps (« body ») et la zone entre les deux lobes, à son coup (« neck »). Cette forme était relativement peu connue avant que noyau cométaire soit approché par Rosetta. La seule idée qu’on avait vraiment de Tchoury venait du télescope spatial Hubble, mais l’idée qu’on se faisait de la comète était assez éloignée de la réalité. Mais revenons aux caractéristiques du noyau cométaire. Sa période de rotation est d’environ 12 heures, et il fait un tour autour du Soleil tous les six ans environ. Tchoury a atteint son périhélie, c’est-à-dire le point de sa trajectoire le plus proche du Soleil (par opposition avec l’aphélie) le 13 août dernier.

Une question que l’on peut se poser est : pourquoi étudier des comètes ? Une des principales raisons est qu’elles permettent d’en savoir plus sur le Système Solaire. En effet, les comètes sont les objets célestes les plus primitifs de notre Système Solaire, et donc les étudier permet d’obtenir des informations sur sa formation. Mais alors, pourquoi Tchoury plutôt qu’une autre comète ? Pour une question de timing ! Le lancement de la mission Ariane était prévu entre 2003 et 2005, ce qui laissait (pour des raisons techniques) le choix entre deux comètes : Wirtanen ou Tchoury. Finalement, du fait du lancement en 2004, c’est Tchoury qui a été choisi !

De la Terre vers Tchoury

La sonde Rosetta et l’atterrisseur Philae ont rejoint l’espace en 2004 grâce à un tir du lanceur Ariane 5, mais que s’est-il passé entre 2004 et 2015, moment où les médias se sont vraiment intéressés à cette mission spatiale ? Un long trajet, des passages à proximité de la Terre et de Mars, un long sommeil, et le survol de deux astéroïdes !

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Représentation du voyage de Rosetta (issue de sci.esa.int)

Après avoir quitté la Terre le 2 mars 2004, Rosetta a entrepris un long voyage dans l’espace qui l’a amenée à se rapprocher par trois fois de la Terre (en 2005, 2007 et 2009) et de Mars (en 2007). Ces deux planètes lui ont fourni ce qu’on appelle une assistance gravitationnelle : l’attraction de ces deux corps ont permis à la sonde de gagner en vitesse et d’adapter sa trajectoire, la menant tout droit (enfin, presque !) vers son objectif qu’est Tchoury. Mais avant d’atteindre cet objectif, Rosetta a survolé deux astéroïdes : Steins en 2008 et Lutétia en 2010. Ces deux survols ont permis une première mise en route des instruments de la sonde afin de confirmer leur bon fonctionnement, mais aussi d’étudier au passage les propriétés de ces deux astéroïdes. Après avoir approché Lutétia en 2010 et s’éloignant toujours plus du Soleil, Rosetta, qui ne fonctionne qu’à l’aide de ses panneaux solaires, a été mis en sommeil en juin 2011 pour un réveil en… janvier 2014 ! Pas loin de deux ans et demi de sommeil, et un tweet :

tweet_rosetta

Sept mois plus tard, en août 2014, c’est le rendez-vous avec la comète. Plus de dix ans après son départ et après plus de 6 milliards de km parcourus, Rosetta rejoint son objectif et ne le quittera plus ! En novembre 2014, alors que Tchoury et Rosetta se situent à plus de 500 millions de km de la Terre, l’atterrisseur Philae est déployé en direction de la comète. Un atterrissage de 7 heures, pour le moins mouvementé ! Les harpons qui auraient dû permettre à Philae de s’accrocher à la surface de la comète ne se sont pas déployés ! Philae a alors rebondi plusieurs fois sur la surface de la comète pour finir dans un trou, en déséquilibre avec uniquement deux pieds sur trois sur le sol, et ce, à plus de 1,5 km de la zone d’atterrissage visée. Même si le déploiement de Philae ne s’est pas vraiment passé comme prévu, cela reste tout de même une véritable prouesse technique !

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Vue d’artiste de la position de Philae sur la comète Tchoury (issue de cnes.fr)

Si vous souhaitez retrouver l’épopée spatiale de Rosetta, c’est par ici que ça se passe !

Quelques résultats de la mission Rosetta

Maintenant que Rosetta a rejoint la comète et que Philae s’est posé à sa surface, les premières analyses peuvent commencer ! Et ce, 10 ans après le lancement de la mission… comme quoi il faut savoir être patient, en sciences !

L’étape la plus intéressante de l’étude de Tchoury est lorsque la comète a atteint son périhélie le 13 août 2015, c’est-à-dire le point de sa trajectoire autour du Soleil qui est le plus proche de cette étoile. L’activité de Tchoury, et d’un noyau cométaire en général, est d’autant plus intense que Tchoury est proche du Soleil.

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Série d’images de la comète prises par l’instrument OSIRIS de Rosetta le 12 août 2015 (issue de www.esa.int)

En effet, lorsque la comète se rapproche du Soleil, les particules qui sont situées à la surface du noyau cométaire subliment (c’est-à-dire qu’elles passent d’un état solide (glace) à un état gazeux) et le phénomène de dégazage apparaît : les particules quittent la surface de la comète, formant des jets que l’on peut voir sur l’animation précédente. Ces jets sont plus ou moins intenses suivant l’orientation du noyau cométaire, et suivant les zones : il a par exemple été observé que, globalement, la zone qui présente les régions les moins actives est le corps (« body ») de Tchoury et celle présentant les régions les plus actives est le coup (« neck ») de Tchoury. Cette activité a même déjà perturbé les instruments de trajectoire de Rosetta, qui a dû s’éloigner de la comète.

Une donnée intéressante concernant ces jets est de savoir de quelles molécules ils sont formés. On compte parmi ces molécules du monoxyde de carbone CO, de l’ammoniac NH_{3}, de l’acide acétique CH_{3}COOH ou encore les isotopes de l’eau H_{2}^{16}O, H_{2}^{17}O et H_{2}^{18}O (on notera que les rapports isotopiques de l’eau présents sur Tchoury ne correspondent à ceux que l’on trouve sur Terre). Mais la découverte la plus impressionnante est la présence de dioxygène O_{2} qui est très difficile à trouver à tel quel, car les atomes d’oxygène ont tendance à réagir rapidement avec d’autres composants pour former d’autres molécules. De l’azote moléculaire a aussi été trouvé !

Une autre donnée intéressante concernant ces jets est la pression de sublimation, c’est-à-dire la pression nécessaire à une température donnée pour que les particules situées à la surface de la comète subliment. Cette pression de sublimation est susceptible de donner des informations sur la structure de la glace située à la surface de la comète, et ainsi donner des informations sur les conditions de formation de la comète.

Le phénomène de dégazage est étudié par la sonde Rosetta. Philae, quant à lui, devait permettre d’étudier directement la surface de la comète, notamment en forant des échantillons de surface. Néanmoins, sa position a rendu impossible le forage, et les autres analyses qui devaient être permises par Philae ont en grande partie été compromise par des difficultés de communication Philae/Rosetta, et par l’impossibilité de Philae de recharger ses batteries.

Nous touchons à la fin de ce billet sur Rosetta et Tchoury ! J’espère qu’il vous a plu, et je vous invite à regarder cette courte vidéo de l’ESA qui retrace l’aventure de Rosetta depuis qu’elle a rejoint Tchoury !

Sources

http://sci.esa.int/
https://cnes.fr/

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