En quoi les enjeux de l'envoi de Philae sur Tchouri peuvent-ils être compromis ?








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date de publication04.05.2017
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PHILAE
En quoi les enjeux de l'envoi de Philae sur Tchouri peuvent-ils être compromis ?
Plan: Intro: Philae, Rosetta, Tchouri?
          Le projet : Avant l'envoi, les espérances, les étapes du projet.
          La concrétisation : Le lancement, le voyage, l'arrivée.
          La réalité : Les résultats, les différents problèmes rencontrés.
          Maintenant : Les attentes, les problèmes à résoudre, l'avenir de Philae et Rosetta ?
INTRODUCTION
En 2004 l'Agence spatial Européenne (ASE), lance la sonde Rosetta avec à son bord un petit robot nommé Philae, en direction de la comète 67P Tchourioumov-Guérassimenko. Après un parcours de 6,5 milliards de km dans l'espace, Rosetta est arrivée à destination le mercredi 12 novembre 2014 et a largué Philae sur la comète.

C'est la première fois qu'un engin créé par l'Homme est mis en orbite autour d'une comète, mais également la première fois qu'un robot est envoyé sur la surface d'une comète.

 

ROSETTA :


Rosetta source : ESA
Rosetta est le nom de la mission, mais aussi de la sonde envoyée en orbite autour de la comète 67P Tchourioumov-Guérassimenko. Cette sonde a été envoyée en 2004 et a voyagé durant 10 ans en parcourant 6,5 milliards de kilomètres. Les données scientifiques recueillis par Rosetta et Philae doivent permettre aux scientifiques de déchiffrer les « mystères » des comètes et d’en savoir plus sur les origines du système solaire et de l’apparition de l’eau sur Terre ainsi que de la vie. rosetta source : esa

 
PHILAE :

Philae source : le CNES
 Philae est le nom du robot-laboratoire de 100 kilos (sur Terre) embarqué par Rosetta. Il a été largué par la sonde le mercredi 12 novembre 2014 sur la comète Tchouri pour compléter les données scientifiques recueillis par Rosetta. Il est composé de 10 instruments scientifiques, parmi lesquels se trouvent des caméras, des microscopes et des spectromètres.  philae source: le cnes

OSIRIS (Optical Spectroscopic Infrared Remote Imaging System) est un système de camera embarqué à bord de Rosetta utilisé pour prendre et envoyer les images de Tchouri dans l’espace. Cet équipement est composé de 2 caméras optiques à haute résolution de 4 méga pixels. 

Les images recueillis doivent permettre de faire un relevé topographique du noyau avec une résolution d’un mètre, de déterminer la rotation du noyau et observer le dégazage, suivre les poussières et les jets de gaz et photographier les astéroïdes.

 
Source : l'express

 

  TCHOURI : 

 

Comète : Astre du système solaire qui est suivi d'une trainée lumineuse appelée queue ou chevelure.tchouri source : libération

 


Tchouri source : Libération
De son vrai nom : 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, Tchouri est une comète constitué de roche et sa température moyenne est de -40°C à -70°C à environ 555 millions de km du Soleil. Sa taille globale serait d’environ 4km de long sur 3,5km de large.

 

Cette comète a été découverte le 11 septembre 1969 par Klim Tchourioumov et Svetlana Guérassimenko à l'institut d'astrophysique d'Almaty.

La trajectoire orbitale de cette comète a changé au cours du temps puisque : avant 1840 elle était à environ 4 ua (unité astronomique) mais avec la gravitation de Jupiter, elle a changé à environ 3 ua puis encore après avec une autre approche de Jupiter, sa trajectoire est devenue d’environ 1,28 ua.

 

Sa période orbitale est de 2398 jours. Sa masse est estimé par la sonde Rosetta à 1.0±0.1*10^13 kg et sa masse volumique est de 400-500 kg/m^3.

 

Grâce à Philae nous avons pu voir les premières images de Tchouri et nous aurons de nouvelles informations qui nous seront apporté comme l'éventualité de connaître l'origine de la vie sur Terre.

 

Source : Wikipedia

LE PROJET :

le cnes

Fiche technique : 
APXS

Alpha Proton X-ray Spectrometer

Principal investigateur : Göstar Klingelhöfer, Johannes Gutenberg-Universität (Mainz, Allemagne)

Le but d’APXS est la détermination de la composition chimique du site d’atterrissage et son altération potentielle au cours de l’approche de la comète du Soleil. Les données obtenues seront utilisées pour caractériser la surface de la comète, pour déterminer la composition chimique des constituants de la poussière et pour comparer la poussière aux types de météorites connus. APXS consiste en une spectroscopie alpha en mode rayonnement alpha et une spectroscopie alpha et X en mode rayonnement X.

 

ÇIVA

Comet Infrared and Visible Analyser

Principal investigateur : Jean-Pierre Bibring, Institut d'Astrophysique Spatiale, Université Paris Sud (Orsay, France)

ÇIVA-P se compose de sept caméras miniaturisées identiques pour réaliser des images panoramiques de la surface et reconstruire la structure locale de la surface en 3 dimensions. ÇIVA-M est constitué d’un microscope visible et d’un imageur hyper spectral dans le proche infrarouge pour étudier la composition moléculaire et minéralogique, la texture et l’albédo (réflectivité) des échantillons collectés de la surface.

 

CONSERT

Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio wave Transmission

Principal investigateur : Wlodek Kofman, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (Grenoble, France)

CONSERT réalisera la tomographie du noyau de la comète. CONSERT fonctionne comme un transpondeur domaine temps entre Philae une fois posé à la surface de la comète et l’orbiteur qui tournera autour de celle-ci. Un signal radio passe du composant de l’instrument en orbite au composant à la surface de la comète et est immédiatement renvoyé à sa source. La variation du délai de propagation lorsque l’onde radio passe à travers les différentes parties du noyau de la comète sera utilisée pour déterminer les propriétés diélectriques du matériau et la structure interne du noyau.

 
COSAC

COmetary SAmpling and Composition experiment

Principal investigateur : Fred Goesmann, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Katlenburg-Lindau, Allemagne)

COSAC identifiera et quantifiera les composés cométaires volatils incluant les molécules organiques complexes obtenues à partir des échantillons de sub-surface chauffés dans les fours à température moyenne (180°) et les fours à haute température (600°). COSAC est un chromatographe en phase gazeuse multi-colonnes, couplé à un spectromètre de masse à temps de vol de type réflectron linéaire.

 

MUPUS

MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science

Principal investigateur : Tilman Spohn, Institut für Planetenforschung, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Berlin, Allemagne)

Les objectifs scientifiques de MUPUS sont de comprendre les propriétés et la stratification de la matière proche de la surface lorsqu’elle évolue en fonction de la rotation de la comète et de sa distance au Soleil ; de comprendre l’équilibre énergétique à la surface et ses variations avec le temps et la profondeur ; de comprendre l’équilibre de masse à la surface et son évolution dans le temps. MUPUS est principalement composé d’un pénétratreur déployé par un bras, de capteurs de température et d’accélérateurs dans les harpons, de capteurs de profondeur et de température dans le pénétratreur, d’un système pour réaliser la cartographie thermique de surface.

 

PTOLEMY

Principal investigateur : Ian Wright, Open University (Milton Keynes, Royaume-Uni)

Ptolemy est un analyseur de gaz évolué qui se compose de 3 colonnes chromatographiques en phase gazeuse dont les gaz sont injectés à partir des fours à température moyenne (180°) ou des fours à haute température (800°), et d’un spectromètre de masse. L’objectif scientifique de PTOLEMY est de comprendre la géochimie des éléments légers, tels que l’hydrogène, le carbone, l’azote et l’oxygène, en déterminant leur nature, distribution et composition en isotopes stables.

 

ROLIS

ROsetta Lander Imaging System

Principal investigateur : Stefano Mottola, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Berlin, Allemagne)

Cette caméra de descente et orientée vers le bas livrera les premières images rapprochées de l’environnement du site d’atterrissage au cours de la descente. Après l’atterrissage, ROLIS fera des études haute-résolution de la structure (morphologie) et de la minéralogie de la surface. ROLIS est une caméra CCD miniature permettant une imagerie multi-spectrale dans 4 bandes spectrales (470, 530, 640 and 870 nm) fournies par un système d’éclairage.

 

ROMAP

Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor

Principal investigateur : Hans-Ulrich Auster, Technische Universität (Braunschweig, Allemagne) ; István Apáthy, KFKI (Budapest, Hongrie)

ROMAP est une expérience multi-capteurs. Le champ magnétique est mesuré par un magnétomètre à saturation de flux. Un analyseur électrostatique à coupes de Faraday intégrées mesure les ions et électrons. La pression locale est mesurée par des capteurs Pirani et Penning. Les capteurs sont situés sur un mât court. Les objectifs scientifiques sont d’étudier le champ magnétique et les ondes plasma émises par la surface en fonction de la distance de la comète au soleil.

 

SD2

Sampling, Drilling and Distribution

Principal investigateur : Amalia Ercoli-Finzi, Politecnico di Milano (Milan, Italie)

Le sous-système SD2 est en charge de collecter des échantillons à différentes profondeurs sous la surface de la comète et de les distribuer à 3 instruments pour analyse (Çiva, Cosac, Ptolemy). SD2 peut creuser jusqu’à 250 mm sous la surface de la comète. Il transporte ensuite chaque échantillon à un carrousel qui fournit les échantillons en différentes positions : un spectromètre, une sonde de contrôle de volume, des fours à haute et moyenne température et un point de nettoyage. SD2 est installé sur le balcon de Philae où il est exposé à l’environnement cométaire.

 

SESAME

Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment

SESAME est composé de trois instruments qui mesurent les propriétés des couches externes de la comète. Deux mesurent les propriétés mécaniques et électriques des couches externes de la surface cométaire qui sont des indicateurs de l’histoire de l’évolution de la comète. Le troisième étudie la distribution de masse et de vitesse des particules de poussières émises par la surface de la comète. La plupart des capteurs sont montés sur les semelles des pieds du train d’atterrissage.
CASSE

Comet Acoustic Surface Sounding Experiment

Principal investigateur : Klaus Seidensticker (PI for the SESAME consortium), German Aerospace Center, Institute of Planetary Research, Asteroids and Comets (Berlin, Allemagne)

CASSE mesure la façon dont le bruit passe à travers la surface.

 

DIM

Dust Impact Monitor

Principal investigateur : Harald Krueger Max-Planck-Institute for Solar System Research (Göttingen, Allemagne)

DIM mesure la poussière retombant sur la surface.

 

PP

Permittivity Probe

Principal investigateur : Walter Schmidt, Finnish Meteorological Institute (Helsinki, Finlande)

PP étudie les caractéristiques électriques.

 

Source : LE CNES

Fiche technique Rosetta : 
Fiche détaillé de Rosetta du 7 mai 2014

Nom : Rosetta

 

Mission :

Effectuer un rendez-vous avec la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko afin d’étudier le noyau de la comète et son environnement pendant presque deux ans, et poser un atterrisseur sur sa surface.

 

Objectifs principaux de la mission :

- Étudier une comète de près sur la durée afin d’observer sa transformation sous l'effet de la chaleur du Soleil le long de son orbite elliptique.

- Poser une sonde sur le noyau de la comète pour une analyse in-situ.

 

Date de lancement : 2 mars 2004 (sur une Ariane-5 G+)

 

Partenariats:

-La charge utile scientifique de l’orbiteur a été fournie par des consortiums scientifiques d’instituts répartis à travers l’Europe et les États-Unis.

-L’atterrisseur a été fourni par un consortium européen dirigé par le Centre aérospatial allemand (DLR). L’ESA, le CNES et des instituts situés en Autriche, en Finlande, en France, en Hongrie, en Irlande, en Italie et au Royaume-Uni font également partie de ce consortium.

 

Autres informations sur la mission Rosetta :

- Rosetta tire son nom de la célèbre pierre de Rosette qui a permis de déchiffrer les hiéroglyphes égyptiens il y a presque 200 ans.

- La cible de la mission était à l’origine la comète 46 P/Wirtanen. Après le report du lancement initial, une nouvelle cible fut fixée : la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko.

- Rosetta fut le premier véhicule spatial à approcher l’orbite de Jupiter en utilisant des photopiles comme source d’énergie principale.

- Rosetta sera le premier véhicule spatial à se mettre en orbite autour d’une comète et à atterrir sur sa surface.

- L’atterrisseur Philae tire son nom d’une île du Nil où fut trouvé l’obélisque sur lequel figurait l’inscription en deux langues qui a permis de déchiffrer la pierre de Rosette.

 

Source : LE CNES

 
Les objectifs : 
L’objectif principal de l’envoie de Philae sur Tchouri est de recueillir des données sur la composition du noyau de la comète et sur son comportement à l’approche du soleil. La sonde spatiale Rosetta pèse 3 tonnes sur Terre, Philae pèse 100 kilos sur terre et seulement 1 gramme sur Tchouri. Philae a été envoyé pour analyser « in situ » la composition du sol et la structure de la comète.

L’ESA a investi plus d’un milliard d’euros pour le projet Rosetta. En 1993, après l'abandon d'un projet commun avec la NASA, le comité scientifique européen a décidé sa construction, avec pour objectif d'améliorer notre connaissance du processus de formation et l’évolution du Système solaire dont les comètes constituent des témoins.

Rosetta est la sixième sonde spatiale à observer une comète à faible distance, mais elle est la première à se placer en orbite autour d’elle et à poser un atterrisseur sur son noyau. Il est nécessaire que la sonde soit autonome durant les phases critiques car la distance entre la Terre est la comète est trop importante : l'atterrisseur doit pouvoir réussir à se poser sur un noyau cométaire dont la constitution et le comportement sont inconnus ; la sonde doit survivre sur les plans thermique et énergétique aux grandes variations d'amplitude de l'éclairage solaire imposées par sa trajectoire…

Rosetta est lancée par une fusée Ariane 5 G+ le 2 mars 2004. Pour pouvoir se placer sur une orbite identique à celle de la comète, la sonde spatiale utilise à quatre reprises à l'assistance gravitationnelle de la Terre et de Mars. Durant son périple, la sonde spatiale survole les astéroïdes Šteins en 2008 et Lutetia le 10 juillet 2010 dont l'étude constitue un objectif scientifique secondaire de la mission. Rosetta est alors mise en sommeil pendant 31 mois afin de réduire la consommation d'énergie durant la phase de sa trajectoire où elle se trouve la plus éloignée du Soleil. La sonde spatiale est réactivée en janvier 2014 puis entame une série de manœuvres ayant pour objectif de se placer sur une orbite identique à celle de la comète à moins de 100 km de celle-ci. Le 6 août 2014 la sonde spatiale débute les manœuvres devant la mener à son orbite finale autour de Tchouri. Le 12 novembre, plus de dix ans après le lancement, Philae se pose sur le sol de la comète. Son vaisseau mère doit poursuivre l'étude de Tchouri durant sa course autour du Soleil jusqu'à la fin de sa mission prévue en décembre 2015.

 

 

Source: Wikipedia et le CNES

 


8 pays participent dont l'Allemagne et la France.

 

Les corps de la comète contient une gamme de molécules d'organites qui pourraient avoir contribué sur Terre ou ailleurs à l'activation d'une chimie du vivant. Pour cela, différents instruments ont été utilisés comme des caméras, des radars, un marteau et une foreuse.

 

La sonde doit se poser dans les alentours du 11 novembre, sinon à l'approche du soleil, l'astre devient actif et libère une grande quantité de gaz et de poussières qui peuvent perturber l'approche.

 

On a trouvé 5 sites potentiels pour atterrir sur Tchouri mais avec des trous et des falaises nombreuses le terrain doit être obligatoirement plat pour l'atterrissage et dégagé pour garder la communication entre la Terre et la sonde. Il y a aussi une force centrifuge produite par le noyau qui doit être inférieur à 30° pour éviter que Philae se retourne.

La batterie de la sonde Philae dure au total 2 jours et demi. Pour une recharge, des panneaux photovoltaïque ont été prévu à cette effet car grâce à un rapprochement de la sonde vers le soleil la recharge se fera mais il faut éviter une surchauffe du matériel expérimental donc la sonde doit aussi passer un moment du temps dans la nuit. Grâce à des versions d'un modèle tridimensionnel de la forme du noyau, le CNES a pu évaluer la quantité de lumière que vont recevoir les différentes régions de la comète durant les prochains mois.

 

Lors de la descente, la vitesse de la sonde était de 1m/s soit 3.6 km/h et la distance de sécurité pour le largage de Philae doit être à 2.5 km de la cible.

 

Cette expérience scientifique sera la 1ère fois que l'on rentre "in situ" dans un astre. Nous pouvons découvrir :

-propriété physique

-structure interne

-géomorphologie

-composition chimique

-molécules organiques

 

Source : Le Monde 

LA CONCRÉTISATION :
Dates-clés du voyage :

- 2 mars 2004 : Lancement de Rosetta

- 4 mars 2005 : 1re assistance gravitationnelle de la Terre

- 25 février 2004 : Assistance gravitationnelle de Mars

- 13 novembre 2007 : 2e assistance gravitationnelle de la Terre

- 5 septembre 2008 : Survol de l’astéroïde Steins

- 13 novembre 2009 : 3e assistance gravitationnelle de la Terre

- 10 juillet 2010 : Survol de l’astéroïde Lutetia

- 8 juin 2011 : Entrée en hibernation dans l’espace lointain

- 20 janvier 2014 : Sortie de l’hibernation en espace lointain

- mai 2014 : Importante manœuvre de rendez-vous avec la comète

- 6 août 2014 : Arrivée à la comète

- 11 novembre 2014 : Libération de l’atterrisseur Philae

- 13 août 2015 : Passage au plus près du Soleil

- 31 décembre 2015 : Fin de la mission (prévue)

 

L'arrivée de Philae :
Philae s'est posé, sur Tchouri le mercredi 12/11/2014 à 16h34 heure Francaise. 
Philae a été largué vers 9h35, heure française, et après 7h de voyage a une vitesse de moins de 1m/sec (soit environ 3.6km/h) et sans moyen de freinage s'est posé sur la zone nommée "Agilkia". L'arrivée ne s'est pas déroulée comme cela était prévu, en effet Philae devait normalement être plaqué au sol par le déclenchement d’un jet de gaz froid durant une quinzaine de secondes après le 1er contact avec le sol pour permettre à ses 2 harpons de l’ancrer, mais ni le propulseur ni les harpons ne semblent avoir fonctionné et il a rebondi deux fois. 

la-descente-et-le-1er-rebond-de-philae-sur-67p-images-prises-par-la-caméra-osiris-nac-de-rosetta-à-15-5-km-de-distance-le-12-novembre-2014-résolution-de-28-cm-pixel-crédits-esa-ro.jpg



La descente et le 1er rebond de Philae sur 67P. Images prises par la caméra OSIRIS-NAC de Rosetta à 15,5 km de distance, le 12 novembre 2014 (résolution de 28 cm/pixel). Crédits : ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
.


Ces photos sont des images de Philae et de la surface du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko prises par la caméra OSIRIS-NAC de Rosetta, caméra développée au Laboratoire d’astrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université).Elles ont été prises dès l'arrivée de Philae sur la comète et pendant 30 minutes. Les heures de l'image sont en UTC ("le temps universel coordonné" est une échelle de temps adoptée comme base du temps civil international par la majorité des pays du globe). Grace à ces photos, on peut faire une comparaison du sol avant et après l'atterrissage de Philae (rigidité, expulsion de poussière etc..). Sur les photos on peut observer 3 traces qui auraient été laissé par les pieds de Philae et une quatrième d'origine encore inconnue. 

Lors de la prise de ses photos, Rosetta se situait à environ 17.5 km du centre du noyau de la comète, soit a 15.5km de Philae et de la surface de la comète. La résolution est proche de 28 cm/pixel et chaque image encadrée mesure 17 m de côté.

 

Ces clichés nous permettent de savoir que Philae tournait sur lui-même lors de sa descente vers Tchouri. De même, c'est grâce aux photos qu'on a pu constater que Philae a rebondi vers l’est après son 1er contact avec le noyau sa vitesse était alors de 0,5 m/s alors qu'elle était de 1m/s lors du premier contact. Source : le CNES

 LA REALITE :

La mission de Rosetta ne s'est pas arrêter au largage de Philae, en effet Rosetta en orbite autour de Tchouri, va poursuivre les observations du noyau et de la comète pendant plusieurs mois. 

Malgré l'arrêt du fonctionnement des instruments de Philae la mission continue. L’orbiteur va poursuivre son exploration durant encore de très longs mois en accompagnant le noyau jusqu’à son point le plus proche du Soleil, le périhélie, et en scrutant l’évolution de son activité.

Si son état le permet, il pourrait même poursuivre ses observations en s’éloignant du Soleil avec la comète et se poser à son tour sur le noyau. 

Dès le 19 novembre un des enjeux a pu être en partie vérifier : il y a présence de molécules organiques sur Tchouri. Leur nature est encore inconnu mais on a pu détecter des atomes de carbone qui pourrait donc impliquer la présence d'acides aminés, qui sont essentiel à la création de la vie. Parmi elles, du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de carbone (CO2), mais surtout des composés organiques tels que du méthane (CH4) ou du méthanol (CH3OH) ou encore du formaldéhyde (CH2O) etc.. Ces découvertes pourrait nous permettre de connaître les origines de la vie sur Terre.

Le 13 novembre, Philae a réussit sa première prise d'images en couleurs de Tchouri, grâce à Osiris. Elle est de couleur rouge "poussière" et non gris comme les scientifiques le pensaient.http://u.jimdo.com/www63/o/s392cfaad1c552d54/img/i66309a5fd8b5a5cb/1417793171/std/image.jpg

Source : Le CNES, sciences et avenir, 20 minutes
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