28 Mai 2015

Le SONC prépare le réveil de Philae

La 4e période de tentatives de contact avec Philae sera peut-être la bonne, estiment Cédric Delmas, responsable des opérations du SONC, et Éric Jurado, responsable des activités de mécanique spatiale au SONC. Ils reviennent sur les activités menées au Science Operation & Navigation Center du CNES à Toulouse pour préparer ce réveil.

 aucun contact pour le moment

Plus de 7 mois après l’atterrissage de Philae sur le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, l’activité est toujours intense au SONC (Science Operation & Navigation Center) installé dans le bâtiment Descartes du CNES à Toulouse, et l’équipe de mécanique spatiale est particulièrement impliquée dans les tentatives de reprises de contact avec Philae ?

Cédric Delmas : « Effectivement. L’équipe de mécanique spatiale du SONC détermine les meilleures périodes pour que Rosetta tente de capter le signal de Philae. Par meilleures périodes, il faut entendre les périodes durant lesquelles l’orbiteur est dans le champ de vision des antennes de Philae au moment où les panneaux solaires de l’atterrisseur sont très probablement éclairés par le Soleil et où il devrait donc disposer de suffisamment d’énergie pour communiquer. »

Mais, n’y a-t-il pas un problème de distance entre Rosetta et Philae ?

Éric Jurado : « Suite aux problèmes de navigation rencontrés récemment par l’orbiteur, celui-ci a été un peu éloigné du noyau pour le protéger des effets de l’activité croissante à l’approche du Soleil, mais nous sommes toujours largement sous la limite en terme de distance. En fait, si la communication est évidemment un peu plus difficile entre Philae et l’orbiteur quand celui-ci s’éloigne, elle est encore possible à plus de 200 km. »

Cédric Delmas : « Nous avons fait des calculs qui nous montrent que Philae pourrait même communiquer avec Rosetta jusqu’à 400 km de distance ; la seule conséquence serait la durée de la communication efficace qui serait beaucoup plus courte à chaque fenêtre. »

D’où l’importance de bien connaître l’orientation de Philae au sol pour déterminer avec le plus de précision possible les créneaux potentiels de communications ?

Éric Jurado : « Oui, mais, naturellement, nous prenons des marges, nous n’essayons pas de communiquer uniquement pendant ces instants, nous couvrons des périodes plus larges. »

Combien y a-t-il eu de périodes de tentatives de communication entre l’orbiteur et Philae ?

Cédric Delmas : « Nous en sommes à 3 périodes de tentatives de communications. Une au mois de mars, une au mois d’avril et la 3e période s’est achevée le 20 mai. Nous avons une nouvelle période programmée qui va débuter dans les prochains jours, le 30 mai normalement. Il n’y a eu aucun contact à ce jour et je peux dire que nous nous y attendions un peu pour les 2 premières périodes qui venaient très tôt par rapport aux possibilités de réveil de Philae. À présent, les conditions semblent plus favorables donc nous pensons qu’une reprise de contact est toujours envisageable. »

Ce réveil de Philae dépend beaucoup de sa position précise sur le noyau et de son orientation, avez-vous fait des progrès sur ces points ?

Éric Jurado : « Ce que l’on peut dire aujourd’hui c’est que, grâce aux données de CONSERT, OSIRIS et ROMAP principalement, mais aussi grâce aux éléments fournis par CIVA, ROMAP et ROLIS et à l’illumination des panneaux solaires, nous connaissons avec une précision de moins de 50 m le point d’atterrissage final de Philae. Nous savons également comment l’atterrisseur est orienté par rapport à la surface. »

 Une trajectoire d'une précision exceptionnelle

Les équipes du SONC vont-elles faire une publication scientifique sur l’analyse de la manière dont s’est déroulé l’atterrissage ?

Éric Jurado : « Nous sommes en train de réaliser tout un travail qui sera utile à tous les scientifiques : il s’agit d’une étude sur la façon dont Philae est descendu, dont il a rebondi et comment il a atterri finalement, parce que les scientifiques ont vraiment besoin de ces données pour mieux interpréter les mesures de leurs instruments. Il y a déjà eu des publications dans des revues techniques et il va y avoir un article prochainement dans Science pour lequel nous sommes coauteurs. »

L’attention s’est beaucoup focalisée sur le non fonctionnement des harpons et du propulseur à gaz froid lors de l’atterrissage, ce qui a provoqué les rebonds multiples, mais la précision obtenue au niveau du calcul de la trajectoire par l’équipe de mécanique spatiale du SONC a été vraiment exceptionnelle ?

Éric Jurado : « Philae est tombé à près de 120 m de l’endroit visé et avec moins d’une minute de décalage par rapport à la trajectoire calculée, ce qui est vraiment très bien par rapport à ce que nous attendions. »

Cédric Delmas : « Pour rappel, l’ellipse d’incertitude pour l’atterrissage avait un grand axe de près de 800 m, donc nous étions pratiquement au centre ! »

Si le contact est rétabli avec Philae dans les jours ou les semaines qui viennent, le SONC sera à nouveau en première ligne pour gérer le planning des activités scientifiques ?

Cédric Delmas : « Les équipes du SONC sont mobilisées depuis plusieurs mois pour redéfinir toutes les activités que l’on pourrait faire immédiatement après que Philae se réveillera. Nous devons être prêts à lui envoyer des séquences d’utilisation des différents instruments scientifiques dans les meilleurs délais. À l’heure actuelle, nous avons établi différents scénarios pour prendre en compte l’environnement de Philae, son illumination, le niveau d’énergie dont il dispose, etc. La très grande différence par rapport à ce que nous avions imaginé avant l’atterrissage, c’est que nous ne chargerons pas la batterie, ce qui nous aurait permis d’établir des programmes sur du plus long terme. Mais nous savons que si Philae ne communique pas, c’est très probablement parce que les panneaux solaires ne fournissent pas suffisamment d’énergie électrique pour que sa batterie puisse se recharger. Nous nous préparons donc à travailler uniquement pendant le jour local, en utilisant l’énergie solaire en direct, sans passer par une phase de stockage. Il s’agit d’un mode de fonctionnement que nous n’avions pas anticipé avant l’atterrissage et il a fallu redéfinir toutes les activités scientifiques en prenant en compte ces nouvelles contraintes. »

Du coup, est-ce que des instruments seront privilégiés ?

Cédric Delmas : « Nous sommes en train de redécouper les séquences d’utilisation des instruments et nous réfléchissons aux conditions de déploiements. Si nous voulions utiliser certains instruments, comme APXS par exemple, il faudrait au préalable manœuvrer le corps de Philae, le faire redescendre plus près de la surface. De même, pour faire des forages avec la foreuse SD2, puisqu’il semble que l’on a « foré dans le vide » en novembre, il faudrait effectuer une rotation du balcon de Philae. Tout cela doit être étudié minutieusement pour établir un ordre de priorité. L’idée est ainsi de faire dans un premier temps les activités qui consomment peu d’énergie, comme celles de ROMAP ou SESAME, et de refaire des images avec CIVA et ROLIS pour étudier l’environnement immédiat de Philae avec plus de précision sous un meilleur éclairage. Dans un second temps, nous envisagerions alors de passer aux activités plus complexes qui mettent en œuvre des éléments mécaniques avec les risques de déplacements de Philae qu’il faut prendre en compte. »

Rosetta est une mission de l’ESA avec des contributions de ses États membres et de la NASA. Philae, l’atterrisseur de Rosetta, est fourni par un consortium dirigé par le DLR, le MPS, le CNES et l'ASI. Rosetta est la 1ère mission dans l'histoire à se mettre en orbite autour d’une comète, à l’escorter autour du Soleil, et à déployer un atterrisseur à sa surface.