Rosetta : sa mission accomplie, Philae s'est endormi

Philae, l'atterrisseur de la sonde Rosetta, s'est éteint dans la soirée de vendredi à samedi après avoir passé 57 heures sur la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko. Il a pu toutefois, durant ce laps de temps, réaliser toutes les expériences scientifiques qui étaient prévues pour sa mission principale, faisant fonctionner chacun de ses instruments et renvoyant leurs données sur Terre via Rosetta (qui s'est chargée de les relayer depuis l'orbite de la comète).

Ce succès n'était pas gagné d'avance. Suite à la défaillance de son propulseur (censé le plaquer au sol) et de ses harpons (prévus pour l'ancrer fermement), Philae a rebondi lors de son atterrissage, et la faible gravité de 67P/C-G a fait qu'il s'est retrouvé à un kilomètre du "Site J" où il s'était posé. Ce nouveau site (qui devrait hériter du nom "Agilkia") n'a toujours pas été identifié avec certitude, mais on sait qu'il n'est pas idéal car Philae y est dans l'ombre d'une falaise. Contrairement à ce que les équipes pensaient au départ, les trois pieds de Philae sont par contre bien posés au sol.

Les expériences scientifiques complétées in extremis

Les équipes de l'ESA n'étaient ainsi pas sûres dans la journée de vendredi que les batteries de Philae lui permettraient de terminer son dernier groupe d'expériences et d'en envoyer les résultats à l'orbiteur. La communication avait été perdue à 10h58 heure de Paris lorsque Rosetta est naturellement passée sous l'horizon de la comète et a perdu le contact visuel avec Philae. Les simulations indiquaient alors qu'il fallait 81 Wh à Philae pour terminer ses mesures, et les estimations étaient de 100 Wh d'énergie restants si la température des accumulateurs était restée constante. Mais lorsque le signal a été acquis à nouveau, à 23h19 heure de Paris, Philae a pu transférer toutes ses données de diagnostic interne ainsi que celles concernant ses instruments.

Peu de temps après avoir renvoyé les dernières données Philae s'est éteint, la communication se terminant à 1h36 du matin. Dans l'état de veille dans lequel il se trouve actuellement, tous ses instruments et la quasi-totalité des systèmes à bord sont inactifs.

Des découvertes surprenantes

Lors des deux derniers groupes d'expériences, les deux instruments qui n'avaient pas encore été activés le furent. APXS (Alpha Proton X-ray Spectrometer), qui a analysé la composition élémentaire de la surface de la comète, et MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science), qui a tenté de percer la surface de la comète pour mesurer ses propriétés mécaniques et thermiques ainsi que sa densité exacte.

Les images prises par ROLIS lors de la descente de Philae vers la comète montrent une surface couverte de poussière et de débris dont la taille varie beaucoup, de l'échelle du millimètre à celle du mètre. Mais les images panoramiques prises par l'instrument CIVA dévoilent des murs constitués d'un matériau qui semble plus solide.

De plus, l'équipe scientifique en charge de l'instrument MUPUS a révélé sur son compte Twitter que son outil n'a pas réussi à percer la surface de la comète, et n'a pas pu récupérer les données qu'il souhaitait obtenir sur les molécules présentes sous sa surface. L'outil, qui pénètre le sol en le martelant, a fonctionné correctement, et les chercheurs ont même activé un mode allant au-delà de la puissance permise par ses spécifications, mais rien n'y a fait. Cela indique que le sol à l'endroit où se trouve Philae est suffisamment dur pour résister à une pression supérieure à 2 mégapascal (pour référence, le grès se situe entre 5-15 MPa et le granite entre 5-20 MPa). Les outils de l'expérience SESAME (Surface Electrical, Seismic and Acoustic Monitoring Experiment) ont confirmé cette découverte. C'est en soi un résultat complètement inattendu étant donné la faible densité générale de la comète.

Un forage réussi ?

L'instrument dédié au forage, SD2 (Sampling, Drilling and Distribution), a par contre bien fonctionné. Il est descendu à 25 cm sous sa base puis est remonté sans problème.

L'échantillon de sol récupéré a été chauffé dans un four, puis envoyé à l'instrument COSAC (COmetary SAmpling and Composition), qui l'a analysé à la recherche de molécules organiques complexes et a mesuré la chiralité des molécules détectées. Une analyse qui s'est faite au dernier moment, car les équipes n'étaient pas certaines ni que le forage fonctionnerait, et ne sont toujours pas sûres qu'un échantillon ait pu être récupéré et analysé (les vérifications sont en cours). Devant le manque de temps, les scientifiques ont également dû faire un choix très difficile entre envoyer l'échantillon à deux instruments : COSAC ou Ptolemy. COSAC fut choisi car il consomme moins d'énergie et car ses mesures sont plus complémentaires que celles de Ptolemy, qui auraient été relativement proches des analyses gazeuses déjà effectuées. Au final, de 80 à 90 % (suivant que les mesures du sol par COSAC ont réussies ou non) des données que les chercheurs souhaitaient obtenir lors de la première phase d'études ont été acquises.

De l'autre côté de l'atlantique, Jeff Grossman et Gordon Johnson, deux employés de la NASA en charge de la mission OSIRIS-REx, qui sera lancée en 2016 et qui prévoit de rapporter sur Terre un échantillon de l'astéroïde Bennu (1999 RQ36), ont fécilité les équipes de l'Agence spatiale européenne et ont exprimé leur admiration pour le travail accompli, qui leur permettra de mieux préparer leur propre mission grâce à l'expérience acquise (notamment sur les calculs de mise en orbite) et aux données recueillies.

Un réveil possible en 2015

Philae ne disposait donc vendredi que d'une heure et vingt minutes d'illumination par jour (un jour sur 67P/G-C dure 12,4 heures) sur son panneau solaire n°2 pour recharger ses batteries, deux autres panneaux recevant de la lumière pendant environ 34 minutes. En comparaison, le site d'origine devait lui fournir entre 6 et 7 heures d'exposition sur la majorité de ses panneaux. Ces paramètres sont insuffisants pour qu'il puisse recharger sa batterie secondaire (la principale n'étant pas rechargeable), même petit à petit. Dans ces conditions, Philae reçoit moins d'un watt durant 1h20, et entre 3 et 4 W pendant une demi-heure. A noter qu'il lui faut 5,1 W pour pouvoir démarrer, puis la batterie doit être chauffée jusqu'à 0°C, et elle peut seulement ensuite commencer à être rechargée. Impossible sans ces conditions.

Cependant lors de la dernière communication établie avec l'atterrisseur, les ingénieurs ont réussi à le faire se relever de 4 cm et lui ont fait faire une rotation de 35° pour essayer de lui procurer une meilleure exposition à la lumière solaire. La durée de son illumination reste inchangée, mais une plus grande partie de ses panneaux devraient y être exposés. Rosetta va continuer de rester à l'affût d'un signal de Philae dans les semaines qui viennent à chaque fois qu'elle aura une visibilité de l'atterrisseur, mais au vu de l'énergie solaire qu'il reçoit il est peu probable qu'une communication soit établie dans un futur proche. Les équipes de l'ESA espèrent néanmoins que Philae se réveillera lorsque la comète se rapprochera du soleil, d'ici quelques mois.

L'activité de plus en plus importante de 67P/Churyumov–Gerasimenko, à mesure qu'elle se rapprochera du soleil, ne devrait pas perturber Philae, son poids étant suffisamment important pour que les gaz s'en échappant ne l'éjectent de la comète. Cependant lorsqu'elle sera au plus près de l'astre (son périhélie sera le 13 août 2015), la température à la surface sera trop importante pour l'atterrisseur et il est estimé qu'il cessera définitivement de fonctionner. Sa position actuelle, moins exposée que celle du "site J", pourrait cependant lui permettre de mieux résister à ces conditions.

Rosetta poursuit sa mission

En parallèle, Rosetta se replace actuellement dans une orbite stable à 30 km de distance autour de la comète. Elle retournera à une orbite de 20 km le 6 décembre et poursuivra sa propre mission d'observation, étudiant l'évolution de 67P/C-G à mesure que son activité augmentera. Dans les mois qui viennent, Rosetta changera d'orbite à plusieurs reprises, adoptant notamment des orbites hyperboliques qui lui permettront de voler très près (à seulement 8 km) du noyau de la comète.

En attendant, l'instrument OSIRIS à bord de la sonde n'a toujours pas identifié la position finale de Philae, mais il a pu le capturer en vol juste avant et juste après son premier rebond (voir ci-dessous). Les photos ont été prises à 15,5 km de distance de la surface de la comète et ont une résolution de 28 cm/pixel.

Ci-dessous, une version animée du point d'impact. Le cercle rouge le plus large entoure le premier point de contact au sol de Philae.

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