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La sonde Rosetta, droit au cœur d’une comète

Après une longue hibernation, la sonde Rosetta, lancée en 2004, doit se réveiller lundi. La mission doit analyser la chevelure d’une comète et se poser sur son noyau. Des scientifiques bernois ont pris une part cruciale à cette épopée censée livrer les clés de l’origine du Système solaire et de la vie sur Terre

Rosetta, droit au cœur d’une comète

Espace Après une longue hibernation, la sonde Rosetta, lancée en 2004, doit se réveiller lundi

La mission doit analyser la chevelure d’une comète et se poser sur son noyau

Des scientifiques bernois ont pris une part cruciale à cette épopée censée livrer les clés de l’origine du Système solaire et de la vie sur Terre

«Chaque fois que je le vois, je demande à mon docteur de me maintenir en vie assez longtemps pour vivre ces moments probablement fantastiques!» lâche-t-il en riant, quand on lui rappelle qu’il y a dix ans, dans la presse, il doutait d’être encore là aujourd’hui. Des instants qui seront le point ­d’orgue de toute une carrière, voire de toute une vie, celle de Hans Balsiger, 76 ans, ancien directeur de l’Institut de physique de l’Université de Berne, à la retraite depuis 2003.

Ce 20 janvier, la sonde Rosetta, lancée en mars 2004, doit se réveiller de sa léthargie imposée de 957 jours pour, plus tard cette année, se placer en orbite autour d’une très lointaine comète, l’étudier avec ses onze expériences embarquées, et même y lâcher un petit engin dont la tâche sera d’aller gratter la surface de son noyau. A bord du vaisseau spatial, Rosina, un trio d’instruments construits il y a deux décennies par l’équipe de du professeur bernois, qui doit permettre de percer les mystères de la formation du Système solaire, des planètes qui le composent, dont la Terre, et de l’apparition de l’eau et de la vie à sa surface. L’étape finale d’une épopée initiée il y a plus de vingt ans par l’Agence spatiale européenne (ESA) dans un domaine d’études qui exalte les Terriens depuis la nuit des temps.

Jadis, les Mésopotamiens vénéraient les comètes, leur offrant de l’encens. Chez les peuples précolombiens, celles-ci annonçaient un mauvais présage. Les Romains, eux, y décelaient la survenue d’un événement favorable; ils en ont observé un peu avant que le général Scipion ne s’empare de Carthage. Il a fallu attendre la fin du XXe siècle et la conquête spatiale pour que ces astres perdent un peu de leur caractère énigmatique.

Les comètes , qui se comptent par milliards, les astronomes les décrivent comme des grosses boules de glace et de neige sale, provenant de deux réservoirs: le «nuage d’Oort», situé 100 000 fois plus loin du Soleil que ne l’est la Terre, ou la «ceinture de Kuiper», localisée derrière l’orbite de Neptune. Surtout, les comètes sont les grumeaux de la «soupe céleste originelle» dans laquelle se sont formées les planètes de nos livres d’école il y a 4,6 milliards d’années; elles en contiennent les mêmes ingrédients de base. Ce sont des «capsules temporelles cosmiques» permettant d’étudier la gestation et les soubresauts de notre système solaire, imagent les responsables de l’ESA.

Plusieurs missions spatiales ont déjà été envoyées vers ces «archives célestes». Les plus célèbres sont Giotto en 1986, qui a traversé la queue de Halley, Stardust en 2004, qui a ramené sur Terre quelques infimes miettes de Wild 2, ou encore Deep Impact en 2005, qui a lancé un impacteur vers le noyau de Tempel 1 pour analyser les éjections de l’explosion induite lors du choc.

«Les comètes ont souvent été au cœur de nos activités, car ce genre de travaux nous a bien réussi», se souvient Hans Balsiger. «Nous étions impliqués dans Giotto. A l’époque, lorsque l’ESA discutait de concrétiser la mission Rosetta, on s’est dit que, si tel devait être le cas, il fallait absolument que l’on soit du voyage!» conclut-il, en courtisant du regard le modèle en plastique gris de la comète, en forme de patatoïde, trônant sur la table et fabriqué avec l’une de ces fameuses imprimantes 3D. Une participation définitivement validée en 1993 pour l’équipe bernoise.

La destination de ce périple, elle, a dû changer au fil du temps. Rosetta – mission à environ 1 milliard d’euros – devait initialement aller inspecter la comète Wirtanen, mais l’explosion du lanceur Ariane en 2003 a contrecarré ce plan. A quelque chose malheur est bon, dit-on: les astronomes ont identifié une autre cible, «meilleure car quatre fois plus grande», dit Kathrin Altwegg, physicienne au Center for Space Habitability de l’Université de Berne: la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, du nom de ses deux découvreurs ukrainiens en 1959, d’un diamètre de 4 km.

«C’était un coup de chance! souligne-t-elle. Il fallait en effet que la comète choisie satisfasse à divers critères»: avoir sa trajectoire dans le plan de l’écliptique (où se trouvent les planètes solaires); permettre à la sonde de 3 tonnes d’accéder à elle en utilisant des passages récurrents près de la Terre ou Mars comme autant de coups de catapulte gravitationnelle, aucun système de propulsion ne permettant un voyage direct; ne pas impliquer une durée de mission trop longue. «De plus, pour poser un atterrisseur à sa surface, il s’agit de pouvoir approcher la comète à un moment où elle n’est pas trop près du Soleil, donc pas encore en train de dégazer trop de matière», explique l’astrophysicien Mark McCaughrean, conseiller de l’ESA. «Après analyses, il s’est avéré qu’il n’y avait qu’une seule cible répondant à tous ces critères», souligne Kathrin Altwegg.

Il a donc fallu tout prévoir pour aller taquiner «Chury» – comme l’appellent les scientifiques – à un point très éloigné dans l’espace profond; Rosetta sera lundi à 807 millions de kilomètres du Soleil. Cela a nécessité, telle la Belle au bois dormant, de placer la sonde en hibernation pour ménager ses systèmes durant le long périple; ce sommeil devrait s’achever après-demain, son réveille-matin interne étant fixé sur 11 heures (suisses). Une phase cruciale attendue avec une tension palpable.

«La sonde doit d’abord utiliser l’énergie solaire pour lancer son ordinateur de bord. Et vous savez à quel point ces machines sont parfois capricieuses», plaisante Kathrin Altwegg. Elle doit ensuite chauffer et activer ses instruments, dont le pointeur stellaire qui lui sert à s’orienter ainsi qu’à diriger ses antennes vers la Terre. «Le réveil complet se compose d’une centaine d’étapes à accomplir, précise sa collaboratrice Annette Jäckel. Si l’une échoue, le processus peut reprendre à divers stades bien en amont…» Autrement dit, la sonde ne sera pas d’aplomb en quelques minutes. «Elle peut même retomber en léthargie et attendre le lendemain», dit la scientifique.

Et si tout ne se déroule pas automatiquement, «les techniciens pourront toujours «secouer» Rosetta en lui envoyant des signaux depuis la Terre, rassure Kathrin Alt­wegg. Qui n’exclut par contre pas que des problèmes fortuits aient pu survenir durant sa sieste de 31 mois: un bombardement destructeur de la sonde avec des rayons cosmiques ou le gel des réservoirs d’hydrazine, le carburant qui servira à Rosetta à actionner ses propulseurs d’orientation. «On devrait recevoir le premier signal que tout fonctionne dès 18h45, dit-elle. Mais on va veiller tard si besoin…»

Rien ne sera encore gagné pour autant. La prochaine manœuvre cruciale, dès mai, est la mise en orbite de Rosetta autour de Chury, par approches successives, à une vitesse absolue dans le ciel de 37 000 km/seconde, mais au final seulement de 10 centimètres/seconde par rapport à la comète. Le tout avec le devoir pour la sonde de garder ses panneaux solaires face au Soleil, l’engin ne disposant pas de batterie. «Rosetta sera commandée depuis la Terre. Mais chaque message prendra 50 minutes pour arriver, si bien qu’elle est programmée pour s’écarter automatiquement si elle entrevoit une collision.»

Dès ce printemps également, le trio d’instruments bernois Rosina entrera en action. Il s’agit de l’un des équipements majeurs de Rosetta, puisque ses 35 kg correspondent à un quart de la charge utile. «Et pour lancer une sonde dans l’espace, on peut dire que plus un composant est lourd, puis il est important», image Kathrin Altwegg. L’élément Rosina contient notamment deux spectromètres de masse: «Ces appareils extrêmement sensibles avalent les particules de gaz et de poussière constituant l’atmosphère de la comète, explique sa responsable. Après ionisation, la masse de ces corpuscules sera mesurée, et ainsi l’identité des éléments chimiques qui les composent révélée.»

Dix-huit entreprises suisses, dont Montena à Rossens, Ruag Space à Nyon ou APCO à Vevey, ont été impliquées dans la fabrication des pièces, dont certaines ont été testées à l’Ecole d’ingénieurs de Fribourg. «C’est fantastique de voir cette aventure toucher au but», se réjouit Marie-Thérèse Ivorra, qui dirigeait Mecanex à Nyon en 2004 lors du lancement, une PME devenue Ruag Space Nyon depuis. Kathrin Altwegg craint-elle que Rosina, projet qui l’a occupée durant un tiers de sa vie, défaille? «Nous savons déjà qu’elle fonctionne, puisqu’elle a pu «sentir» la sonde qui la transporte, ou plutôt les infimes poussières qui se détachent d’elle!»

Identifier les bribes de la comète Rosetta permettra peut-être de répondre aux fameuses questions de l’origine de l’eau et de la vie sur notre planète. «La théorie veut que la première ait été apportée par les comètes ayant bombardé, il y a 3,8 milliards d’années, une Terre originelle sèche, la température y étant alors de 200 à 250°C. A moins que – autre hypothèse – des quantités d’eau aient existé dans la croûte terrestre et soient remontées vers la surface», explique celle qui se définit comme une «archéologue de l’espace». Pour le savoir, il suffira de comparer l’eau terrestre et les molécules trouvées sur Chury.

«Mais attention, il y a «eau» et «eau», les différents types du précieux liquide étant caractérisés par la concentration en deutérium (atomes d’hydrogène modifié).» Les études de l’eau contenue dans les comètes provenant du nuage d’Oort ont indiqué que celle-ci ne cadrait pas avec le liquide existant sur Terre. Par contre, la comète Hartley 2, approchée par la sonde Deep Impact en 2010, et provenant de la ceinture de Kuiper, contient, elle, le même type d’eau que le lac Léman. Or Churyumov-Gerasimenko vient de la même région…

«Montrer que Chury véhicule une eau compatible avec celle que nous buvons serait un élément très fort en faveur de la théorie du bombardement terrestre par les comètes notamment, les autres vecteurs d’eau ou de vie pouvant être les astéroïdes, explique Hans Balsiger. Mais ce que nous espérons surtout, c’est détecter des molécules organiques complexes, les «molécules mères» composant les acides aminés, qui sont les briques de base à l’origine de la vie.» Un indice de plus pour confirmer que celle-ci serait venue sur Terre d’ailleurs dans l’Univers. «Et que la vie pourrait être possible ailleurs, sur d’autres planètes également hospitalières.»

Ces mesures pourront peut-être être confortées par celles qu’effectuera le petit atterrisseur Philae, qui sera largué de Rosetta sur Chury en novembre. «Mais comme on ne connaît quasi rien de la surface de la comète, il faudra d’abord déterminer sa nature et sa structure», prévient Paolo Ferri, de l’ESA.

Poser Philae ne sera toutefois en soi pas trivial, la gravité de la boule de neige géante étant quelques dizaines de millions de fois plus faible que sur Terre, impliquant un risque de rebondissement fatal. L’engin sera ainsi équipé d’un harpon. Doté de dix instruments, ce laboratoire scientifique portable forera dans le cœur du noyau cométaire pour faire des analyses. «Ce serait une magnifique cerise sur le gâteau, mais la mission serait un succès même sans cela», se satisfait Kathrin Altwegg.

Mieux: pour combler plus que complètement les scientifiques, Philae diffusera aussi des images grâce à ses six caméras d’un million de pixels conçues par Jean-Luc Josset, jadis au Centre suisse d’électronique et microtechnique (CSEM) à Neuchâtel et aujourd’hui directeur du Space Exploration Institute , dans la même ville. «Nous attendons de beaux panoramas», poétise-t-il. Histoire de donner un «visage» à ces mystérieux astres chevelus qui arpentent les cieux.

«Lorsque l’ESA parlait de concrétiser la mission Rosetta, il fallait absolument que l’on soit du voyage»

«Nous espérons détecter des molécules organiques complexes, les mêmes qui sont à l’origine de la vie»

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