Espace et haute technologie : La mission Rosetta fait appel aux technologies les plus pointues

Rosetta's lander on a comet's surface
Rosetta's lander on a comet's surface
17 février 2004

ESA INFO 04-2004. C’est en février 2004 que débutera la mission Rosetta de l’Agence spatiale européenne. La sonde Rosetta s’envolera en direction de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko afin d’en étudier la composition et d’élucider les processus dynamiques qui se produisent lorsqu’elle s’approche du Soleil.

De plus, la sonde spatiale larguera un atterrisseur sur la comète. « Ce sera notre premier contact direct avec la surface d’une comète », explique Manfred Warhaut, Responsable de la mission Rosetta au Centre européen d’opérations spatiales (ESOC) de l’ESA, à Darmstadt, en Allemagne.

Mais la route est encore longue : Rosetta devra cheminer pendant dix ans avant de pouvoir enfin atteindre Churyumov-Gerasimenko, ce qui implique des contraintes extrêmes pour les équipements techniques. Tous les instruments devront être en parfait état de marche lorsque la sonde atteindra la comète, après avoir été placés en hibernation pendant deux ans et demi. Tous les systèmes auront été coupés, y compris les instruments scientifiques. Seul l’ordinateur de bord continuera de fonctionner.

Comet rendezvous
Deep-space hibernation before comet rendezvous

Des technologies de pointe dans un volume restreint Toute la technologie de Rosetta tient dans un parallélépipède en aluminium d’à peine 12 mètres cubes. Alors que la charge utile scientifique est placée dans la partie supérieure, les sous-systèmes, comme l’ordinateur de bord, l’émetteur et le système propulsif, sont dans la partie basse. L’atterrisseur est fixé du côté opposé à l’antenne parabolique orientable. Lorsque la sonde sera en orbite autour de la comète, les instruments scientifiques seront toujours orientés vers celle-ci, alors que l’antenne et les panneaux solaires viseront respectivement la Terre et le Soleil.

Rosetta possède 24 petits moteurs d’une poussée de 10 newtons chacun, chargés de corriger sa trajectoire, stabiliser son attitude et assurer les principales manœuvres de freinage. Cette force correspond à celle qui est nécessaire sur Terre pour porter un sac contenant 10 pommes. Rosetta emporte en tout 1 650 kg d’ergols, ce qui représente plus de la moitié de sa masse au lancement.

Ce sont tout juste 20% de la masse totale qui sont dédiés à la science. C’est pourquoi les instruments de recherche sont soumis au même régime que les mannequins : éliminer le moindre gramme superflu ! Ces contraintes ont été respectées ; Rosetta emporte à son bord onze instruments scientifiques, et son atterrisseur dix. Ils étudieront la composition et la structure du noyau de la comète, ainsi que les interactions de celle-ci avec le vent solaire et le plasma interplanétaire.

De l’électricité produite en toute autonomie

structure of a comet
Structure of a comet's environment

« Afin de garantir l’approvisionnement en électricité dans l’espace, nous avons offert à Rosetta les plus grands panneaux solaires jamais portés par un satellite européen », explique le Responsable de la mission. « Car l’électricité est exclusivement fournie par des photopiles ». C’est pourquoi les deux panneaux solaires sont de dimensions impressionnantes : leur envergure totale atteint 32 mètres et leur surface de 64 mètres carrés est équivalente à celle d’un appartement de 3 pièces. Les panneaux peuvent pivoter de 180 degrés afin de capter la plus grande quantité possible d’énergie solaire.

Ces dimensions sont également nécessaires pour le rendez-vous avec la comète, qui se produira à 675 millions de kilomètres du Soleil. A cette distance, le rayonnement solaire est très faible. Les cellules solaires ne délivreront alors qu’une puissance de 440 watts, contre 8 000 watts vers la fin de la mission, lorsque Rosetta sera au plus près du Soleil (c’est-à-dire à une distance d’environ 150 millions de kilomètres). « Nous avons en outre placé à bord de la sonde quatre batteries d’une capacité de dix ampères-heure chacune, afin que l’alimentation électrique soit assurée même lorsque la sonde évoluera à l’ombre de la comète ».

Atterrisseur de Rosetta : interdiction de rebondir

Autre avancée technologique de la mission : l’atterrisseur de Rosetta. Il doit, à l’aide de ses instruments scientifiques, étudier la surface de la comète in situ. Un bras mécanique confère à la sonde un rayon d’action de deux mètres. L’atterrissage en douceur de la sonde est particulièrement délicat car le noyau de la comète, de très petite taille, présente une force gravitationnelle extrêmement faible.

L’atterrisseur qui, sur Terre, pèse 100 kilos, ne sera pas plus lourd qu’une feuille de papier sur la comète. S’il absorbait insuffisamment l’impact, il rebondirait de manière incontrôlable comme une balle de caoutchouc. Pour éviter cette situation, ses trois pieds sont équipés d’amortisseurs spéciaux chargés d’absorber la majeure partie de l’énergie cinétique. Ils possèdent en outre des vis qui s’enfonceront dans le sol gelé dès que l’atterrisseur se posera.

Au même moment, l’atterrisseur lancera un harpon. Celui-ci s’ancrera dans le sol et participera ainsi également à l’étude des propriétés mécaniques de la surface. Manfred Warhaut explique : « Si tout se déroule comme prévu, les résultats de la mission pourraient élargir fondamentalement nos connaissances sur les comètes, comme la pierre de Rosette (dont la sonde tire son nom), qui a contribué à élucider le mystère des hiéroglyphes égyptiens ».

Vous trouverez de plus amples informations sur Rosetta et les autres projets scientifiques de l’ESA aux adresses suivantes : http://www.esa.int/science ou http://www.esa.int/rosetta

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