20 Août 2014

Rosetta, une trajectoire complexe devant le noyau de 67P

Arrivée à une centaine de km du noyau de 67P le 6 août dernier, Rosetta effectue depuis des manœuvres qui la rapprochent progressivement et qui devraient lui permettre de se placer courant septembre en orbite autour de lui.
20 août 2014

L’ESOC à la manœuvre

Depuis le mercredi 6 août, Rosetta se déplace de conserve autour du Soleil avec le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Mais, pour autant, la sonde européenne n’est pas encore en orbite autour de ce petit corps de près de 5 km d’envergure. La masse du noyau étant très petite et son champ gravitationnel peu intense, il était impossible d’envisager une mise en orbite immédiate après l’arrivée de Rosetta à proximité. Les responsables du vol, installés à l’ESOC (Darmstadt, Allemagne), ont donc élaboré une trajectoire très particulière, une sorte de spirale triangulaire, pour que Rosetta s’approche progressivement du noyau tout en l’observant attentivement.

Une telle approche permet, d’une part, de commencer à scruter la surface pour déterminer les sites d’atterrissages potentiels pour le module Philae, ce à quoi travaille l’équipe du SONC au CNES à Toulouse dont nous parlerons dans un prochain post. D’autre part, l’observation de la façon dont le champ gravitationnel du noyau perturbe la trajectoire de Rosetta permet de calculer de plus en plus précisément sa masse, ce qui sera indispensable pour préparer l’injection de la sonde sur une orbite elliptique puis circulaire dans le courant du mois de septembre.

2 triangles dans l'espace

Revenons un peu en détail sur les manœuvres d’approches de Rosetta qui sont visualisées très clairement dans la vidéo ci-dessous. Le 6 août, arrivant lentement à une centaine de km du noyau après une série de 9 manœuvres de freinages, réalisées depuis le mois de mai et qui avaient permis de réduire la vitesse relative de Rosetta par rapport au noyau de 775 m/s à 1 m/s, la sonde a activé son moteur durant 7 min pour changer de direction et se glisser sur la 1ere branche de la trajectoire « triangulaire » qu’elle parcourt devant le noyau.

Il est important de comprendre que, depuis le 6 août, Rosetta accompagne le noyau, mais elle n’est pas encore en orbite autour de lui, elle n’a toujours pas été capturée par la force d’attraction de 67P, et il faut régulièrement activer son moteur pour qu’elle ne s’en éloigne pas. D’où la forme très particulière de sa trajectoire, calculée pour optimiser la phase d’approche et d’observation du noyau puisque, en se déplaçant ainsi devant lui par rapport au Soleil, les instruments de Rosetta peuvent observer en permanence sa face éclairée. Le 10 août, une nouvelle activation du moteur durant 6 min 25 s avec une poussée de 0,88 m/s a placé Rosetta sur le 2e « côté » du 1er « triangle », toujours à une centaine de km de distance, et, le 13 août, une poussée de 0,87 m/s durant 6 min 22 s a orienté Rosetta sur le 3e côté.


La seconde phase a commencé le 17 août avec une poussée de 0,85 m/s durant 6 min 19 s qui a placé Rosetta sur une trajectoire de transfert. Elle se rapproche actuellement du noyau, dont elle sera à près de 80 km le 20 août et de 50 km le 24. 3 poussées sont au programme pour les 20, 24 et 27 août pour contraindre Rosetta à suivre une trajectoire triangulaire plus resserrée que la précédente.

Le 3 septembre, au terme du 3e côté du second triangle, une nouvelle poussée placera Rosetta sur une trajectoire de transfert vers 30 km d’altitude, distance qu’elle atteindra le 10 septembre. D’après les responsables de la navigation, Rosetta devrait alors être capturée par la force d’attraction du noyau et entrer sur une orbite elliptique qui sera progressivement circularisée. Durant cette phase, son altitude sera abaissée à une vingtaine de km et une cartographie globale à haute résolution sera effectuée jusqu’au 7 octobre. Des survols à 10 km d’altitude sont prévus à partir du 10 octobre et, le 11 novembre, pour larguer le module Philae, Rosetta devrait réaliser un passage à moins de 3 km de la surface chaotique du noyau.

Le 19 août 2014 à 0h00 (UTC), Rosetta se situait à 412 millions de km de la Terre et il fallait 1 374 s, soit 22 min 54 s aux données qu’elle émettait pour nous atteindre ; tous les systèmes à bord et tous les instruments fonctionnaient parfaitement.

Rosetta est une mission de l’ESA avec des contributions de ses États membres et de la NASA. Philae, l’atterrisseur de Rosetta, est fourni par un consortium dirigé par le DLR, le MPS, le CNES et l'ASI. Rosetta sera la première mission dans l'histoire à se mettre en orbite autour d’une comète, à l’escorter autour du Soleil, et à déployer un atterrisseur à sa surface.