Depuis mercredi, l'affaire fait grand bruit, notamment dans le milieu scientifique : l'atterrisseur Philae de la sonde Rosetta s'est posé sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Après quelques « rebondissements », la situation s'est stabilisée et les analyses ont débuté. Mais que cherchent exactement les scientifiques sur cette comète ? Quels sont les résultats déjà obtenus et ceux attendus ? Que va-t-il se passer dans les prochaines heures ? Nous avons décidé de faire le point.

Rosetta est un projet de longue date qui a été validé il y a plus de vingt ans maintenant. C'est effectivement en 1993 que l'agence spatiale européenne (ESA) donnait officiellement son feu vert. Une fois entérinée, la mise en œuvre a commencé pour la sonde spatiale Rosetta ainsi que son module d'atterrissage Philae, qui fait tant parler de lui en ce moment. Le but de cette mission ? Se poser sur une comète afin d'étudier de près sa composition. 

Se poser sur une comète pour partir à la recherche du « chainon manquant » ? 

Mais avant d'entrer dans le vif du sujet, il est important de se poser une question toute simple et pourtant cruciale : quelles peuvent être les retombées scientifiques de cet atterrissage sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, souvent simplement nommé Chury. Interrogé par nos confrères de TV 5 Monde, l'astrophysicien et directeur de recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (entre autres), Hubert Reeves donne quelques pistes.

Il explique en effet que « les comètes sont très loin du soleil, elles sont comme dans un frigo, il y fait très froid. Il fait 70° absolus, ce qui fait environ - 200 °C. Donc la matière de cette comète a été conservée, elle n'a pas été altérée ». Étant donné qu'on estime qu'elles ont été créées en même temps que notre système solaire, elle serait donc capable de nous « raconter comment était le système solaire à sa naissance », la quête du Graal de plusieurs scientifiques en somme.

De son côté, Jean-Pierre Bibring, un autre astrophysicien qui est également le responsable scientifique de Philae, le module d'atterrissage de Rosetta, dévoilait sa propre vision des choses lors d'une interview tournée à la Cité de l'espace début octobre : 

« On sait depuis longtemps qu'une comète c'est pour 80 % de la glace. Mais, les comètes, on le sait maintenant depuis plusieurs décennies, elles ont la propriété que, malgré le fait que c'est essentiellement de la glace, ce sont les objets les plus sombres du système solaire.

Pourquoi ? Parce que les composés riches de carbone, ce qu'on appelle les composés organiques, ne sont pas des petits composés majoritairement comme du CO2, du CH4. Non, ce sont des macros-molécules, peut-être très complexes, peut-être polymérisées, qui ont été formées alors même que le système solaire se formait dans l'effondrement du nuage qui a donné naissance à cela, par une chimie extraordinairement particulière.

Ce sont des composés qui ont probablement une composition très spécifique et on est à peu près convaincus que ces composés ont pu jouer un rôle majeur ensuite parce que, suivant les comètes, dans le moment où elles ont impacté les océans terrestres primitifs, elles ont pu non seulement apporter l'eau, mais ensemencer ces océans avec ces composés et c'est peut-être ces composés qui ont été le fameux chainon manquant qui a permis l'émergence puis l'adaptation évolutive de la vie ».

Concernant l'origine de la vie et de l'eau sur Terre, Hubert Reeves précise pour sa part qu'« il ne faut pas aller trop vite ». Si pour l'eau cela devrait probablement donner des résultats intéressants, il ajoute que « ça ne va pas nécessairement nous donner le dernier mot sur l'origine de la vie, mais ça va nous donner des renseignements qui vont être fondamentaux pour essayer de comprendre ce qui s'est passé pour que notre planète soit habitée, pour que nous soyons là aujourd'hui ». De nombreux espoirs sont donc placés dans Philae et les résultats de ses analyses.

10 ans de préparation, changement de dernière minute et 10 ans de voyage dans l'espace

Quoi qu'il en soit, la sonde Rosetta devait initialement décoller avec Ariane 5 en janvier 2003 afin d'aller rejoindre la comète 46P/Wirtanen. Néanmoins, suite à l'explosion en vol de la fusée Ariane en décembre 2002, la mission était reportée. Après une nouvelle étude de faisabilité sur d'autres comètes, c'est donc 67P/Churyumov-Gerasimenko qui a été désignée. Rosetta a alors quitté la Terre le 2 mars 2004, soit il y a plus de dix ans, pile au milieu de sa fenêtre de tir qui était comprise entre le 26 février et le 17 mars. Contrairement aux satellites Galileo, aucun grain de sable n'est venu perturber la manœuvre.

Une fois lancée, Rosetta a utilisé, à plusieurs reprises, l'assistance gravitationnelle des planètes afin de modifier sa trajectoire et gagner en vitesse, tout en économisant du carburant, ressource on ne peut plus précieuse pour des voyages de cette durée et de cette distance (6,5 milliards de kilomètres au total). La première assistance gravitationnelle a eu lieu un an plus tard, en mars 2005, avec la Terre. En février 2007, c'était au tour de Mars de donner un coup de main, puis en novembre de la même année rebelote avec la Terre, avant de revenir encore vers notre planète en novembre 2009 pour la quatrième et dernière assistance.

Après plus de dix ans de voyage, Rosetta atteint enfin sa cible en août 2014. Si la sonde a parcouru près de 6,5 milliards de kilomètres, elle n'est pour autant pas aussi éloignée de la Terre puisqu'elle ne se trouve actuellement « qu'à environ » 500 millions de kilomètres. Comme l'indique l'astrophysicien Jean-Pierre Bibring, responsable de Philae, « on arrive dans une époque absolument incroyable où ces 20 années se résument dans ces quelques semaines et ensuite ces quelques heures où tout va se passer ».

Après trois « touchdown », Philae remporte le match et commence son travail !

En effet, dès le mercredi 12 novembre, les choses s'accélèrent : Rosetta largue son module d'atterrissage Philae, qui descend alors tranquillement vers la comète (vitesse moyenne de 3,5 km/h, soit celle d'un homme qui marche). Au terme d'un voyage de plusieurs heures, qui semblaient pour certains aussi longues que les dix précédentes années, le verdict tombe au centre spatial : Philae a bien touché la comète... avant de rebondir... deux fois.

Comme cela était prévu, le premier contact avec la comète a eu lieu à 16h33 alors qu'il faut attendre 18h26 pour le second, soit un saut de près de 2 heures dans le vide. Le troisième aura été bien plus court puisqu'il n'a duré que 7 minutes. Si tous les détails ne sont pas arrivés de suite, c'est qu'il ne faut pas moins de 28 minutes pour que les données soient transmises de Rosetta à la Terre. 

Des bonds d'une distance d'un kilomètre et d'une durée de deux heures 

Comme l'indique Marc Pircher, directeur du centre spatial de Toulouse, Philae a « fait un parcours qui est de l'ordre de un kilomètre » sur la comète, qui est relativement petite. Mais le principal est évidemment qu'il ait fini par se reposer dessus sans partir à la dérive dans le vide spatial. Pour rappel, la comète Chury est composée de deux lobes collés l'un à l'autre, le premier mesurant 2,5 x 2,5 x 2 km et le second 4,1 x 3,2 x 1,3 km. « Résultat, on n'est plus du tout à l'endroit où on s'est posé. On s'était posé pile-poil au centre de notre ellipse [...] mais comme les harpons n'ont pas fonctionné, on a rebondi » ajoute Marc Pircher. Pour rappel, la gravité sur la comète est bien différente de celle de la Terre puisque 100 kg sur Terre équivalent seulement à 1 gramme sur Chury.

Quoi qu'il en soit, le directeur du centre spatial ajoute qu'on retrouve désormais « notre Philae qui ne bouge plus, coincé, dans une zone assez rocheuse », mais « il n'a a priori rien de cassé » et « il est vivant ». Il ajoute par contre que « ce n'est pas du tout une zone qu'on aurait retenue comme site d'atterrissage, car elle n'a pas beaucoup de lumière ». Le soleil n'est en effet présent que pendant 1h30 toutes les 12 heures, ce qui posera quelques problèmes comme nous le détaillerons plus tard.

Si les responsables de la mission Rosetta ne tarissent pas d'éloges sur la réussite de la mission et les performances des membres de leur équipe, il est intéressant de voir ce qu'en pensent les autres scientifiques. Ils étaient évidemment nombreux à donner leurs impressions et à se réjouir de cette réussite, que ce soit à la télévision ou à la radio.

D'un côté, on retrouve par exemple Hubert Reeves qui parle d'un « grand jour pour la science spatiale, pour la France, pour l'Europe, pour l'humanité. C'est la première fois qu'un objet fait par les êtres humains atterrit sur une comète ». Interrogé par Le Grand Journal, Patrick Baudry, le second astronaute français à être allé dans l'espace après Jean-Loup Chrétien, parle d'un véritable « exploit scientifique, technologique immense au bénéfice de la France et de l'Europe », mais explique qu'une comparaison avec le premier pas de l'homme sur la Lune le fait « bondir » car ce n'est pas « du même ordre » selon lui.

Les premières photos sont là...

Quoi qu'il en soit, la bonne nouvelle c'est que pendant qu'il était en train de se balader dans l'espace entre deux « touchdown », les instruments de mesure ont continué à fonctionner normalement, et notamment à prendre des photos. Cela nous donne des clichés de la comète sous différents angles, y compris lors de la « phase de vol » entre deux « touchdowns ».

Maintenant qu'il est installé, voire un peu bloqué sur la comète, le CNES nous propose également une photo « panoramique » de son espace proche. Notez que sur l'image, Philae a évidemment été ajouté manuellement. L'atterrisseur s'étant posé de travers, probablement sur un plan incliné d'une trentaine de degrés par rapport à la surface, on voit une falaise, le sol ou bien l'espace suivant la position de la caméra. Le résultat n'en reste pas moins impressionnant quand on pense que la comète se trouve encore à plus de 500 000 000 de kilomètres de la Terre.

La descente, puis Philae une fois posé et enfin la photo panoramique. Crédits image : ESA/Rosetta/Philae/CIVA

... mais quid des autres données, finalement bien plus importantes ?

Lors de sa conférence de presse d'hier midi, le CNES n'a donné aucune information sur les mesures relevées, le directeur de la mission s'était alors contenté d'indiquer qu'il avait vu de « beaux graphes », sans plus de précision. De son côté, Marc Pircher, directeur du centre spatial de Toulouse, évoque une « moisson de données extraordinaire », mais là encore sans en dévoiler davantage. 

Peu après, la conférence de presse de l'ESA (jeudi après-midi) n'a pas permis d'en apprendre beaucoup plus sur les données récoltées. Jean-Pierre Bibring, astrophysicien et responsable scientifique de Philae, indique pour sa part que tout semble se dérouler correctement, et il cite notamment le cas de la « tomographie réalisée avec succès ».

Lors de son passage sur scène, Stephan Ulamec, chef de projet Rosetta, a par contre dévoilé le lieu où devrait normalement se trouver Philae. En rouge le premier point de contact sur le site, qui devait également être son lieu d’ancrage si tout s'était correctement déroulé, et en bleu la zone probable où se trouve la sonde :

Interrogé par nos confrères du Monde, Philippe Lamy, directeur de recherche au CNRS et scientifique prenant part à cette mission, indique que « l'état de surface est une très grosse surprise. Nous avons essentiellement deux types de terrains : des zones relativement étendues qui ressemblent presque à des dunes, probablement un gravier beaucoup plus gros ; et d'un autre côté des surfaces type rocheuses très dégradées, avec des éboulis, des rochers dispersés, des bassins en partie effondrés. C'est une très grosse surprise par rapport aux autres noyaux cométaires qui ont été visités dans des missions spatiales passées ».

Il ajoutera peu après que, « pour la première fois, on a déterminé de façon assez précise la densité d'une comète. En ce qui concerne « Tchouri », elle est de 0,47 gramme par cm3. Un peu moins que la moitié de la densité de l'eau ou de la glace ». Mais ce n'est pas tout et d'autres résultats sont d'ores et déjà arrivés, mais pas encore publiés. Ils sont en effet sous embargo pour le moment et « une première série de publications devrait sortir dans quelques semaines dans la revue Science ».

Le cas particulier de MUPUS et d'APXS 

Dans la journée d'hier, huit des dix instruments de mesure à bord étaient d'ores et déjà au travail et envoyaient des données à Rosetta, qui les faisait suivre à la Terre. Il en restait donc deux qui étaient alors en attente : « le marteau de MUPUS et APXS » précisait Philippe Gaudon, chef de projet Philae au CNES. Il ajoutait que les deux avaient besoin de toucher le sol, voire de le perforer légèrement afin d'étudier son intérieur.

Problème, avec un module qui n'est pas correctement stabilisé, Philae pourrait se mettre à tourner sur lui-même lors d'un forage ou bien se décoller de la surface à cause du principe vieux comme le monde d'action/réaction. MUPUS et APXS sont donc en pause en attendant d'avoir de plus amples informations et de prendre une décision. 

Finalement la décision est prise : tentative de forage lancée 

Mais nouveau rebondissement aujourd'hui, on apprend que Philae a lancé le forage avec MUPUS et que APSX s'était également mis au travail, allant ainsi dans le sens des suppositions de nombreux scientifiques qui estimaient qu'il était très probable que le robot tente cette manœuvre, les informations qui pourraient être reccueillies étant potentiellement très importantes.

Tout semblait se dérouler correctement, mais la comète n'étant plus dans une bonne position, les données ne sont plus transmises pour le moment. Le retour est prévu pour 22h00 ce soir :

Everything nominal so far. Current position 200 mm. We are reaching the comet soil. Link lost now, next window tonight at 22.00. Stay tuned.

— Rosetta SD2 (@RosettaSD2) 14 Novembre 2014

Les prochaines heures seront probablement les plus importantes

Mais un problème se pose déjà : les réserves d'énergie limitées de Philae. Hier, Marc Pircher n'y allait pas par quatre chemins et indiquait clairement qu'« on va tirer le maximum dans les heures qui viennent ». Selon Philippe Gaudon « on fonctionne sur la pile qui a peut-être entre 50 et 55 heures d'énergie disponible ». Un point également confirmé par Jean-Pierre Bibring qui pense pouvoir continuer à travailler normalement « jusqu'à samedi matin ».

Dans un registre différent, notez que l'ESA a publié sur son compte SoundCloud ce que l'agence présente comme étant le « chant » de la comète. Il s'agit en fait d'une oscillation du champ magnétique, mais à des fréquences de l'ordre de 40 - 50 millihertz, ce qui est normalement inaudible par l'oreille humaine. Les fréquences ont donc été augmentées afin de nous permettre de l'entendre.

Par la suite, les panneaux solaires seront utilisés de concert avec des batteries rechargeables afin de prolonger les analyses autant que possible, mais de manière bien plus légère. Notez qu'actuellement, un seul semble fonctionner correctement et, comme nous l'indiquions précédemment, il ne reçoit pas beaucoup de soleil à cause de la topologie du terrain et du positionnement du module. Il faudra voir si cela sera ou non suffisant. Mais, la comète n'étant pas sur un axe de rotation stable, Philae devrait recevoir plus de lumière du soleil dans le futur, c'est du moins ce qu'indique Marc Pircher sans pour autant donner plus de précisions.