11 Juillet 2014

Orbiteur

Rosetta est une sonde interplanétaire dont l’objectif principal est le rendez-vous avec la comète 67P Churyumov-Gerasimenko. Afin d’étudier le noyau de la comète, ainsi que le gaz et la poussière éjectés par le noyau lorsque la comète s’approche du Soleil, Rosetta emporte une suite de onze instruments à bord de l’orbiteur ainsi qu’un atterrisseur, Philae, équipé de dix instruments supplémentaires qui réaliseront des mesures en surface.

Les instruments de l’orbiteur combinent les techniques de télédétection, telles que des caméras et des mesures de radio science, avec des systèmes de détection directe, tels que des analyseurs de poussière et de particules.

Les instruments ont été fournis grâce à une collaboration entre les instituts scientifiques des États membres de l’ESA et des USA. Des responsables des différents pays, européens et américains, dirigent les collaborations financées par les pays.


Instruments de l'orbiteur Rosetta © ESA

Les instruments de l'orbiteur

ALICE
Spectromètre Imageur Ultraviolet
Principal investigateur : Alan Stern, Southwest Research Institute (Boulder, Colorado, Etats-Unis)
ALICE caractérisera la composition du noyau et de la chevelure (coma), ainsi que le couplage noyau/coma de la comète. Cela sera fait par l’observation des éléments spectraux dans l’ultraviolet extrême et lointain (EUV/FUV), de 70 à 205 nanomètres. ALICE fera des mesures des abondances des gaz nobles dans la coma, le bilan atomique dans la coma, et les abondances des ions majeurs dans la queue et dans la région où les particules du vent solaire interagissent avec l’ionosphère de la comète. ALICE déterminera le taux de production, la variabilité, et la structure du gaz d’H2O et CO, et CO2 entourant le noyau ainsi que les propriétés dans l’ultraviolet lointain (FUV) des grains solides de la coma.

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.

COSIMA
Cometary Secondary Ion Mass Analyser
Principal investigateur : Martin Hilchenbach, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Katlenburg-Lindau, Allemagne)
COSIMA est un spectromètre de masse à ions secondaires équipé d’un collecteur de poussière, d’un canon à ions primaires et d’un microscope optique pour la caractérisation de cibles. La poussière de l’environnement proche de la comète est collectée sur une cible. La cible est ensuite déplacée sous le microscope où les positions des particules de poussière sont déterminées. Les particules de poussière cométaire sont bombardées d’impulsions d’ions indium par le canon à ions primaires. Les ions secondaires résultants sont extraits et dirigés dans le spectromètre de masse à temps de vol. Ils fourniront la composition élémentaire et isotopique des grains de poussière cométaire.

GIADA
Grain Impact Analyser and Dust Accumulator
Principal investigateur : Alessandra Rotundi, Università degli Studi di Napoli "Parthenope" (Naples, Italie)
GIADA mesurera la vitesse scalaire, la taille et le moment des particules de poussière (supérieures en taille à 15 micromètres et en masse à 10-10 g) collectées dans la coma de la comète grâce à un système de détection optique des grains et reçues sur un capteur mécanique d’impact des grains. Cinq microbalances seront utilisées pour mesurer la quantité de poussière collectée lorsque la sonde escortera la comète.

MIDAS
Micro-Imaging Dust Analysis System
Principal investigateur : Mark Bentley, Institut für Weltraumforschung (Graz, Autriche)
MIDAS est prévu pour l’analyse micro-texturale et statistique des particules de poussière cométaire. L’instrument est fondé sur la technique de microscopie des forces atomiques AFM. Cette technique, sous les conditions qui prévalent dans l’environnement de l’orbiteur Rosetta, permettra l’analyse texturale (structures fines en 3 dimensions jusqu’à la résolution spatiale de 4 nm) et des statistiques sur les populations de grains de poussière (forme, taille et quantités).

MIRO
Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter
Principal investigateur : Samuel Gulkis, Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, California, Etats-Unis)
MIRO est composé d’un récepteur mélangeur d’ondes millimétriques (1,6 µm) et d’un récepteur hétérodyne submillimétrique (0,5 µm). Le récepteur d’ondes submillimétriques fournit à la fois le continuum bande large et les données spectroscopiques haute résolution, alors que le récepteur d’ondes millimétriques fournit seulement les données du continuum. MIRO mesurera la température à la surface de la comète, permettant l’estimation des propriétés thermiques et électriques de la surface. De plus, la partie spectromètre de MIRO permettra la mesure des quantités d’eau, de monoxyde de carbone, d’ammoniac, et de méthanol dans la coma de la comète.

OSIRIS
Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System
Principal investigateur : Holger Sierks, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Katlenburg-Lindau, Allemagne)
OSIRIS est un système de caméra dual fonctionnant dans les longueurs d’ondes du visible, proche infrarouge et proche ultraviolet (250 - 1000 µm) pour caractériser la forme, le volume et l’état rotationnel du noyau. OSIRIS est constitué de deux systèmes de caméras indépendantes partageant une électronique commune. La caméra à champ étroit est conçue pour produire des images à haute résolution spatiale du noyau de la comète. La caméra grand champ a un champ de vue large et un fort rejet de lumières parasites pour faire des images de la poussière et des gaz directement au-dessus de la surface du noyau de la comète. Chaque caméra est équipée d’une roue à filtres pour permettre une sélection des longueurs d’onde des images selon les objectifs pointés.

ROSINA
Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis
Principal investigateur : Kathrin Altwegg, Universität (Bern, Suisse)
ROSINA déterminera la composition moléculaire, élémentaire et isotopique du matériau volatil la coma ainsi que la densité, la vitesse et la température du gaz cométaire. ROSINA est constitué d’un spectromètre de masse à focalisation double, d’un spectromètre de masse à temps de vol de type réflectron et de 2 jauges de pression.

RPC
Rosetta Plasma Consortium
Principaux investigateurs : Hans Nilsson, Institutet för rymdfysik (Kiruna, Suède)
James Burch, Southwest Research Institute (San Antonio, Texas, Etats-Unis)
Anders Eriksson, Institutet för rymdfysik (Uppsala, Suède)
Karl-Heinz Glassmeier, Technische Universität (Braunschweig, Allemagne)
Jean-Pierre Lebreton, Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (Orléans, France)
Christopher Carr, Imperial College of Science, Technology and Medicine (London, Royaume-Uni)
RPC est un ensemble de cinq instruments partageant une électronique et une interface de données communes avec l’orbiteur Rosetta. Les instruments RPC sont conçus pour faire des mesures complémentaires de l’environnement plasma d’ions et d’électrons autour de la comète 67P Churyumov-Gerasimenko.

    ICA : Ion Composition Analyser, analyseur de composition des ions
    IES : Ion and Electron Sensor, capteur d’ions et d’électrons
    LAP : Langmuir Probe, sonde de Langmuir
    MAG : Fluxgate Magnetometer, magnétomètre à saturation de flux
    MIP : Mutual Impedance Probe, sonde d’impédance mutuelle
    PUI : Plasma Interface Unit, unité d’interface plasma

RSI
Radio Science Investigation
Principal investigateur : Martin Pätzold, Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln (RIU-PF) (Cologne, Allemagne)
RSI utilise le système de communication que la sonde Rosetta utilise pour communiquer avec les stations de réception sur Terre. Aussi bien les liens uni-directionnels que bi-directionnels peuvent être utilisés pour les opérations. Dans le cas inu-directionnel, un signal est généré par un oscillateur ultra-stable à bord de la sonde qui est reçu sur Terre pour analyse. Dans le cas bi-directionnel, un signal transmis depuis la station sol est renvoyé sur Terre par la sonde. Dans les deux cas, le lien vers la Terre peut être réalisé aussi bien en bande X qu’à la fois en bande X et en bande S. RSI étudiera les décalages de fréquences non dispersifs (Doppler classique) et dispersifs (dus à la propagation dans un milieu ionisé), la puissance et la polarisation du signal des ondes portantes radio. Les variations de ces paramètres donneront des informations sur le déplacement de la sonde, les forces perturbatrices agissant sur la sonde et le milieu dans lequel s’effectue la propagation.

VIRTIS
Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer
Principal investigateur : Fabrizio Capaccioni, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (Rome, Italie)
VIRTIS est un spectromètre imageur qui combine trois canaux de données en un instrument. Deux des canaux de données sont conçus pour réaliser une cartographie spectrale (220 - 5060 µm). Le troisième canal est consacré à la spectroscopie (2 - 5 µm). VIRTIS détectera, caractérisera et cartographiera les bandes spectrales typiques des minéraux et des molécules émises par les composants de la surface du noyau et par les matériaux dispersés dans la coma.