Atterrissage du module Philae de la sonde spatiale européenne Rosetta sur la comète Tchourioumov-Guérassimenko après dix ans de vol
Rosetta est une mission fondamentale de l’ESA pour chasser, se mettre en orbite et atterrir sur une comète. Il étudie la comète de la famille Jupiter 67P/Churyumov-Gerasimenko avec une combinaison de télédétection et de mesures in situ. Le vaisseau spatial est arrivé sur la comète le 6 août 2014 après un voyage de 10 ans à travers le système solaire. Entre août et novembre 2014, le vaisseau spatial a mis en orbite la comète et a recueilli des données pour caractériser l’environnement et le noyau de la comète. 
Le 12 novembre 2014, l’atterrisseur Philae de Rosetta a été déployé à la surface. Philae embarque une suite d’instruments pour l’imagerie et l’échantillonnage du noyau de la comète. L’orbiteur Rosetta suivra la comète à travers le périhélie (août 2015), examinant son comportement avant, pendant et après l’approche rapprochée. La mission s’est terminée par un atterrissage contrôlé à la surface de la comète le 30 septembre 2016.
La mission Rosetta a été approuvée en novembre 1993 en tant que Planetary Cornerstone Mission dans le cadre du programme scientifique spatial à long terme de l’ESA. L’objectif de la mission était initialement fixé pour un rendez-vous avec la comète 46 P/Wirtanen. Après le report du lancement initial, une nouvelle cible a été fixée : la comète 67 P/Churyumov-Gerasimenko. Au cours de son voyage de 10 ans vers la comète, le vaisseau spatial est également passé par deux astéroïdes. L’objectif principal de Rosetta est de rencontrer et d’entrer en orbite autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, en effectuant des observations du noyau et du coma de la comète. Pendant la période où Rosetta orbite autour de la comète, 67P/Churyumov-Gerasimenko atteindra le point le plus proche du Soleil sur son orbite, le 13 août 2015. Le 12 novembre 2014, à 17h32 GMT, l’atterrisseur Philae de Rosetta a réalisé le tout premier atterrir sur une comète. Le Rosetta Mission Operations Center (MOC) est situé à l’ESOC, à Darmstadt, en Allemagne.
L’équipe de contrôle de vol
L’équipe de contrôle de vol (FCT) de l’ESOC opère à partir de la même salle de contrôle dédiée (DCR) que Mars Express. Spacecraft Operations Manager (SOM) Sylvain Lodiot, de France, supervise une équipe d’ingénieurs d’opérations d’engins spatiaux travaillant à plein temps sur Rosetta. L’équipe est en outre renforcée par des analystes et des SPACON (contrôleurs d’engins spatiaux), qui prennent en charge toutes les missions interplanétaires de l’ESA via un logiciel au sol intégré et des opérations quotidiennes. D’autres équipes de l’ESOC fournissent un soutien supplémentaire dans les domaines de la dynamique de vol, des installations au sol et du support logiciel.
Aperçu des opérations de la mission
Au cours de son voyage de 10 ans vers la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, Rosetta fera presque quatre fois le tour du Soleil. Il traversera également la ceinture d’astéroïdes deux fois et gagnera en vitesse grâce aux « coups de pied » gravitationnels fournis par les passages rapprochés de Mars (2007) et de la Terre (2005, 2007 et 2009).
Après l’épuisement de l’étage inférieur, le vaisseau spatial et l’étage supérieur sont restés en orbite de stationnement terrestre (4000 x 200 km) pendant environ deux heures. L’étage supérieur d’Ariane s’est alors allumé pour propulser Rosetta dans sa trajectoire interplanétaire, avant de se séparer du vaisseau spatial.
Rosetta s’est d’abord éloignée de sa planète natale, avant de revenir un an après son lancement, en mars 2005. Rosetta s’est ensuite dirigée vers Mars et est revenue sur Terre en novembre 2007 pour son deuxième survol de notre planète. En novembre 2009, Rosetta survolera la Terre pour la troisième et dernière fois afin de recevoir le dernier coup de pouce nécessaire pour atteindre son objectif final. Rosetta alterne des périodes de phases actives et passives pendant la croisière vers la Terre. La distance à l’approche la plus proche est comprise entre 300 et 5300 km. Les opérations sont principalement axées sur la détermination de l’orbite pour les manœuvres de contournement fondamentales ; cependant, la vérification de la charge utile, les étalonnages et les observations scientifiques sont également effectués. Si nécessaire, des manœuvres de correction d’orbite ont lieu avant et après chaque passage.
Rosetta a survolé Mars en février 2007 à une distance d’environ 250 km, phasant sa trajectoire pour le prochain passage de la Terre et, en conséquence, obtenant des observations scientifiques. Pendant le swing-by, Rosetta a dû survivre à une éclipse pour laquelle, en raison du changement de cible de la mission, le vaisseau spatial n’était pas spécifiquement conçu pour gérer. Cette opération a nécessité un effort important de la part du FCT, mais a été entièrement réussie ; pendant le swing-by lui-même, une panne de communication a également été causée par une occultation alors que le vaisseau spatial passait derrière Mars par rapport à la Terre.
Survols d’astéroïdes 
Hibernation dans l’espace lointain 
Le 20 janvier 2014, toujours à environ 9 millions de km de la comète, le réveil interne préprogrammé de Rosetta a réveillé l’engin spatial. Après avoir réchauffé ses principaux instruments de navigation, sorti d’une rotation stabilisatrice et pointé son antenne radio principale vers la Terre, Rosetta a envoyé un signal pour faire savoir aux opérateurs de la mission qu’elle avait survécu à la partie la plus éloignée de son voyage. Le signal a été reçu par les stations au sol Goldstone et Canberra de la NASA à 18h18 GMT / 19h18 CET, au cours de la première fenêtre d’opportunité que le vaisseau spatial a dû communiquer avec la Terre. La réception du signal a été immédiatement confirmée au centre d’opérations spatiales de l’ESA à Darmstadt via le canal Twitter @esaoperations et le réveil réussi a été annoncé via le compte Twitter @ESA_Rosetta , jusqu’alors inactif , qui a tweeté : « Hello, World ! 
En mai-août 2014, Rosetta a effectué une série de dix manœuvres de correction d’orbite pour mettre en phase son orbite avec celle de la comète et la rapprocher du point d’arrivée. L’une de ces brûlures de propulseur, réalisée le 21 mai 2014, était l’une des plus longues jamais réalisées par un vaisseau spatial de l’ESA.
Le 6 août 2014, alors que Rosetta n’était qu’à 100 km de la surface de la comète, elle a effectué une manœuvre en orbite qui a propulsé le vaisseau spatial sur la première étape d’une paire de trajectoires de forme triangulaire passant devant la comète, d’abord à une distance de 100 km puis à 50 km. Dans les semaines qui suivent, Rosetta tente d’atteindre une orbite proche, quasi circulaire à 30 km et, selon l’activité de la comète, peut-être s’en approcher encore plus.
Le 25 août, à l’aide d’informations détaillées recueillies par Rosetta au cours de ses deux premières semaines sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, cinq emplacements ont été identifiés comme sites candidats pour poser l’atterrisseur Philae en novembre 2014. Un dernier site d’atterrissage principal, nommé Agilkia (plus une sauvegarde), a été annoncé début novembre.
L’atterrissage de Philae sur la comète a été confirmé à l’ESOC à 16h03 GMT / 17h03 ce le 12 novembre. L’analyse des données de Philae a révélé plus tard que l’atterrisseur ne s’est pas posé une seule fois, mais trois fois, car les harpons de l’engin n’ont pas tiré, ce qui lui a permis de rebondir à nouveau dans l’espace. Il a continué à voyager pendant 1 heure 50 minutes ; pendant ce temps, il a parcouru environ 1 km à une vitesse de 38 cm/s. Il a ensuite effectué un deuxième saut plus petit, voyageant à environ 3 cm/s, atterrissant dans son lieu de repos final sept minutes plus tard. 
Pressant des observations scientifiques uniques jusqu’à la toute fin, la mission passionnante de Rosetta culminera avec une descente le 30 septembre 2016 vers une région de fosses actives sur la « tête » de la comète. La région, connue sous le nom de Ma’at, se trouve sur le plus petit des deux lobes de la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko. Il abrite plusieurs fosses actives de plus de 100 m de diamètre et de 50 à 60 m de profondeur – d’où proviennent un certain nombre de jets de poussière de la comète.
Depuis son lancement, la mission Rosetta a été contrôlée depuis le Rosetta Mission Operations Center (MOC) de l’ESOC, à Darmstadt, à l’aide de la station terrestre de 35 m de diamètre de l’ESA à New Norcia. Pendant les phases critiques de la mission (lancement, passages de planètes, etc.), il est soutenu pour le suivi, la télémétrie et le commandement par d’autres stations au sol de l’ESA à Kourou, Malargüe et Cebreros, et par les stations NASA Deep Space Network (DSN) à Madrid, Espagne et Goldstone, États-Unis.
Segment sol
Le segment sol Rosetta est conçu pour répondre à la fois aux objectifs scientifiques et aux défis imposés par une mission dans l’espace lointain. Ces défis incluent de longs délais d’exécution des signaux (jusqu’à 100 minutes), de faibles débits binaires pour les données (8 bps), une faible disponibilité d’énergie (c’est le premier vaisseau spatial à voler avec des générateurs d’énergie solaire au-delà de 3,1 AU du Soleil) et très navigation précise lors des sauts planétaires (Rosetta a utilisé des manœuvres d’assistance à la gravité avec Mars et la Terre pour atteindre son orbite finale autour du Soleil).
Les équipes de l’ESOC doivent faire face à la longue durée des missions et aux problèmes associés d’expertise de planification et de personnel FCT expérimenté, tout en minimisant le coût global. L’élément central du segment sol Rosetta, le système de contrôle de mission, est basé sur SCOS-2000. Le Rosetta Science Operations Center (RSOC) situé à l’ESAC, près de Madrid, produit des demandes détaillées de planification de mission scientifique, qui sont soumises au MOC sous la forme de demandes d’opération. Le RSOC met à la disposition de la communauté scientifique des données scientifiques prétraitées et des archives de données scientifiques. Un segment sol Rosetta Lander (RLGS) contrôle l’atterrisseur Philae. Ceci est coordonné par le centre de contrôle des atterrisseurs de l’établissement du Centre aérospatial allemand (DLR) à Cologne, en Allemagne, et le centre de contrôle scientifique des atterrisseurs du CNES, l’agence spatiale française, à Toulouse.
La plateforme
Rosetta est une grande boîte en aluminium de 2,8 x 2,1 x 2,0 mètres. Les instruments scientifiques sont montés sur le « haut » de la boîte (le module de support de charge utile) tandis que les sous-systèmes sont sur la « base » (le module de support de bus). D’un côté de l’orbiteur se trouve une antenne parabolique de communication de 2,2 m de diamètre – l’antenne orientable à gain élevé ; l’atterrisseur est attaché à la face opposée. Deux énormes panneaux solaires s’étendent des autres côtés. Ces « ailes », chacune d’une superficie de 32 mètres carrés, ont une portée totale d’environ 32 m d’un bout à l’autre. Chacun comprend cinq panneaux, et les deux peuvent être tournés de +/-180° pour suivre le Soleil dans toutes les attitudes prises par le vaisseau spatial.
La charge utile
Afin d’étudier le noyau de la comète et le gaz et la poussière éjectés du noyau lorsque la comète s’approche du Soleil, Rosetta transporte une suite de onze instruments à bord de l’orbiteur ; l’atterrisseur Philae est équipé d’une dizaine d’instruments supplémentaires pour effectuer des mesures de surface. Les instruments de l’orbiteur combinent des techniques de télédétection, telles que des caméras et des mesures scientifiques radio, avec des systèmes de détection directe tels que des analyseurs de poussière et de particules. Les instruments sont fournis par des efforts de collaboration entre des instituts scientifiques des États membres de l’ESA et des États-Unis. Des chercheurs principaux de plusieurs pays européens et américains dirigent les équipes scientifiques financées au niveau national.
Le « Philae » de Rosetta effectue son premier atterrissage historique sur une comète
Après une audacieuse descente de sept heures depuis son vaisseau-mère, l’atterrisseur Philae de l’Agence spatiale européenne franchit une étape importante dans l’exploration spatiale : le tout premier atterrissage sur une comète. Après plus d’une décennie de voyage dans l’espace, un atterrisseur robotique construit par l’Agence spatiale européenne a effectué le tout premier atterrissage en douceur d’un vaisseau spatial sur une comète. Les contrôleurs de mission du centre des opérations de mission de l’ESA à Darmstadt, en Allemagne, ont reçu un signal confirmant que l’atterrisseur Philae s’était posé sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko le mercredi 12 novembre, juste après 8h00 PST/11h00 HNE. Une déclaration sur Rosetta de John Grunsfeld, astronaute et administrateur associé de la direction des missions scientifiques de la NASA, est en ligne sur :
L’atterrisseur devrait envoyer des images depuis son site d’atterrissage, nommé Agilkia. Ce seront les premières images jamais prises de la surface d’une comète. Philae va également forer dans la surface pour en étudier la composition et observer de près comment une comète change au fur et à mesure que son exposition au soleil varie. Avec sa batterie primaire, Philae restera actif en surface environ deux jours et demi. Le vaisseau-mère de Philae, le vaisseau spatial Rosetta, restera en orbite autour de la comète jusqu’en 2015. 
L’orbiteur poursuivra des études détaillées à mesure que la comète s’approchera du soleil puis s’en éloignera. En plus de leur réputation bien méritée de beaux objets cosmiques, les comètes détiennent des indices vitaux sur l’histoire de notre système solaire. Ils sont considérés comme des blocs de construction primitifs du système solaire qui sont littéralement figés dans le temps. Les comètes ont peut-être joué un rôle dans « l’ensemencement » de la Terre avec de l’eau et, éventuellement, les ingrédients de base de la vie. La NASA a fourni trois des 16 instruments à bord de l’orbiteur Rosetta. Les instruments de la NASA sont : le Microwave Instrument for Rosetta Orbiter (MIRO) ; Alice, un spectromètre ultraviolet ; et le capteur d’ions et d’électrons (IES), qui fait partie d’une suite de cinq instruments. Pour plus d’informations sur les instruments américains à bord de Rosetta, visitez :
http://rosetta.jpl.nasa.gov
Rosetta est une mission de l’Agence spatiale européenne avec des contributions de ses États membres et de la NASA. L’atterrisseur Philae de Rosetta est fourni par un consortium dirigé par le Centre aérospatial allemand de Cologne ; Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire, Göttingen ; Centre National d’Etudes Spatiales de France (CNES), Paris ; et l’Agence spatiale italienne, Rome. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, une division du California Institute of Technology de Pasadena, gère la participation américaine à la mission Rosetta pour la direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. Plus d’informations sur Rosetta sont disponibles sur :
La longue route vers une comète
La route vers la surface de la comète a été longue pour Philae. La mission Rosetta a été lancée vers la comète 67P/CG en 2004 et a parcouru environ 4 milliards de kilomètres à travers le système solaire avant d’atteindre la comète en août. Depuis lors, les deux engins spatiaux réchauffent leurs instruments et se préparent à l’atterrissage en apprenant à voler en orbite autour de la comète aux formes étranges.
Le noyau de la comète 67P/CG est très différent de celui des contrôleurs de mission sur Terre. Alors que les chercheurs s’attendaient à trouver un objet semi-rond de forme régulière, ils ont plutôt trouvé une comète d’aspect étrange avec un « corps », une « tête » et un « cou ». Philae est actuellement stationné sur la tête de la comète. Bien que la comète semble être assez stable en ce moment, il est possible qu’elle se brise en se rapprochant du soleil. Les comètes sont extrêmement imprévisibles, et 67P/CG ne fait pas exception, selon Matt Taylor, scientifique du projet Rosetta. « En fin de compte, les comètes n’ont qu’une quantité limitée de carburant et une durée de vie limitée », a déclaré Taylor lors d’une webdiffusion avant l’atterrissage. « Nous espérons et prévoyons que la comète vivra jusqu’à la fin de l’année prochaine, espérons-le, mais ce n’est peut-être pas le cas, elle peut se briser. Nous ne savons pas. Cela fait partie de la mission elle-même, c’est d’essayer de comprendre comment un la comète fonctionne. »
https://www.jpl.nasa.gov/news/rosettas-philae-makes-historic-first-landing-on-a-comet
https://www.space.com/27740-rosetta-comet-landing-success.html
https://www.esa.int/Enabling_Support/Operations/Rosetta
30 septembre 2016 – La sonde spatiale Rosetta s’écrase sur la comète Tchouri.