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L'Exploration Spatiale des Comètes

Comme tout ce qui relève des techniques spatiales, l'exploration spatiale des comètes est soumise à des aléas certains (qui ne sont pas tous d'ordre technique).

La navigation interplanétaire est une affaire complexe et coûteuse en énergie. Il est relativement aisé de survoler une comète, avec une vitesse relative souvent importante. La partie intéressante de l'exploration est alors limitée à un court instant. Mais c'est une toute autre affaire de naviguer de conserve avec une comète ou de se mettre en orbite autour de son noyau. Ce n'est actuellement envisageable que pour des comètes à courte période, dont l'orbite est de faible excentricité et se trouve dans le plan de l'écliptique (les comètes dites de la famille de Jupiter).

Comme les sondes planétaires, les sondes cométaires utilisent souvent le technique du rebondissement gravitationnel qui consiste à frôler une planète (la Terre, Mars ou Venus) pour modifier l'orbite de la sonde et la rediriger sur la trajectoire adéquate. Ceci limite l'utilisation d'un moteur fusée de bord et permet de réaliser un gain de masse important. Une autre technique, en cours de test, est l'emploi d'un moteur à propulsion ionique, comme avec la sonde Deep Space 1.

Le moteur à propulsion ionique est une fusée qui fonctionne avec du gaz (embarqué sur la sonde) qui est ionisé, puis accéléré à très grande vitesse par un champ électrique (dont l'énergie est fournie par les panneaux solaires de la sonde). La poussée est faible, mais ce moteur peut fonctionner pendant des mois, et la masse embarquée est minime.

Les missions cométaires actuelles les plus sophistiquées comportent l'envoi d'un atterrisseur sur le noyau (Rosetta), ou la capture au vol de particules de poussières dans la queue et leur retour sur Terre pour analyse (Stardust). Le stade suivant sera de prélever des échantillons du noyau lui même et de les rapporter sur Terre. C'est un véritable défi si l'on veut conserver intactes les glaces cométaires.

Quelques images et vidéos provenant des survols sont montrées sur la page consacrée aux noyaux cométaires.

Missions passées

ICE

Site ICE

La sonde ICE (International Comet Explorer) était initialement destinée (sous le nom de ISEE 3, lancé en août 1978) à l'exploration du vent solaire. Elle a enduite été redirigée vers la comète 21P/Giacobini-Zinner dont elle a exploré la queue de plasma et son interaction avec le vent solaire aux alentours du 11 septembre 1985.

VEGA 1 et VEGA 2

Site VEGA

Les sondes soviétiques VEGA 1 et VEGA 2, avec une instrumentation partiellement européenne, ont survolé la comète de Halley respectivement à 8900 et 8000 km de distance, les 6 et 9 mars 1986

Giotto

Site Giotto

La sonde Giotto, de l'Agence spatiale européenne, est passée à 600 km du noyau de la comète de Halley le 14 mars 1986.

Partiellement endommagée lors de son survol de la comète de Halley, elle a été redirigée vers la petite comète 26P/Grigg-Skjellerup qu'elle a survolée en juillet 1992.

Les sondes VEGA et Giotto ont survolé la comète de Halley avec une vitesse relative proche de 70 km/s. Le temps utile d'observation a donc été très court. Elles ont cependant pu obtenir des images du noyau, déterminant ses dimensions, ses zones actives et inactives. Elles ont analysé le gaz et la poussière, soit à distance avec des spectromètres ultraviolet, visible et infrarouge, soit directement à l'aide de spectromètres de masse. Elles ont déterminé la distribution de masse des particules de poussière. Elle ont étudié le plasma et le champ magnétique dans l'environnement de la comète, et l'interaction avec le vent solaire.

Sakigake et Suisei

Sites Sakigake et Suisei

Les petites sondes japonaise Sakigake et Suisei ont également exploré la comète de Halley en mars 1986, mais à plus grande distance.

Deep Space 1

Site Deep Space 1

La sonde Deep Space 1 a été lancée par la NASA le 24 octobre 1998. Son but principal était de tester des technologies nouvelles comme le moteur à propulsion ionique. Mais elle a survolé l'astéroïde (9969) Braille le 29 juillet 1999, et la comète 19P/Borrelly le 22 septembre 2001.

Missions abandonnées

CRAF

Site CRAF

La mission CRAF (Comet Rendezvous and Asteroid Flyby), qui préfigurait certains des aspects de Rosetta, a été abandonnée par la NASA en 1992.

ST4/Champollion

La mission ST4/Champollion, qui devait explorer la comète 9P/Tempel 1 avec un atterrisseur similaire à celui de Rosetta, a été annulée par la NASA en 1999.

CONTOUR

Site CONTOUR

CONTOUR (Comet Nucleus Tour), une mission de la NASA, devait successivement survoler les comètes 2P/Encke, 73P/Schwassmann-Wachmann 3 et peut-être ensuite 6P/d'Arrest (ou une comète encore non découverte). La sonde CONTOUR a été lancée le 3 juillet 2002 et mise en orbite autour de la Terre. Mais le contact avec la sonde a été perdu le 15 août, après la mise à feu du moteur qui devait lui faire quitter l'orbite terrestre. Une mission CONTOUR 2 est à l'étude.

Stardust

Site Stardust

Lancée le 7 février 1999, Stardust, une mission de la NASA, a survolé la comète 81P/Wild 2 le 2 janvier 2004. Elle a traversé son atmosphère à 236 km du noyau avec une vitesse relative de 6,1 km/s, en collectant des particules de poussière. Ces précieux échantillons ont été rapportés sur Terre le 15 janvier 2006 et sont actuellement en cours d'analyse.

Stardust avait également survolé l'astéroïde (5535) Annefrank le 2 novembre 2002.

Rebaptisée Stardust-NExT, elle a été redirigée vers la comète 9P/Tempel 1 qu'elle a survolée le 14 février 2011, pour tenter d'observer le cratère creusé par Deep Impact.

Deep Impact

Site Deep Impact
Site EPOXI

La mission Deep Impact, de la NASA, a été lancée le 12 janvier 2005 vers la comète 9P/Tempel 1 qu'elle a survolée le 4 juillet 2005. Un boulet de 370 kg s'est détaché de la sonde pour percuter le noyau avec une vitesse de 10 km/s. Les promoteurs du projet s'attendaient à la formation d'un cratère qui pourait faire 300 m de diamètre et 30 m de profondeur. Le but de l'expérience était d'exposer les couches profondes du noyau cométaire, supposées composées de matière primitive, habituellement recouvertes par une croûte protectrice. La sonde a observé à distance (500 km au plus près) le déroulement de l'impact. Des images de la surface du noyau ont été obtenues avec une définition inégalée. Une campagne d'observation à partir de la Terre et des satellites astronomiques en orbite terrestre a été également menée. C'est donc une expérience active sur un noyau cométaire. Les résultats sont encore en cours d'analyse.

Après avoir été rebaptisée EPOXI, la sonde Deep Impact a été ensuite redirigée vers la comète 103P/Hartley 2, qu'elle a survolée le 4 novembre 2010.

Missions en cours

Rosetta

La mission Rosetta, de l'Agence spatiale européenne, devait être lancée en janvier 2003 vers la comète 22P/Wirtanen, qu'elle aurait atteint en 2011 après avoir survolé deux astéroïdes au cours de son voyage. Elle devait se mettre en orbite autour du noyau et accompagner la comète jusqu'à son périhélie en juillet 2013. En raison de problèmes techniques avec le lanceur Ariane 5, le lancement de Rosetta avait été reporté. Rosetta a été lancée le 2 mars 2004 vers une nouvelle cible, la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, qu'elle a atteint en 2014 et accompagner jusqu'à la fin 2015.

Le voyage de Rosetta vers la comète a comporté trois rebondissements gravitationnels sur la Terre, un sur Mars, et le survol au passage de deux astéroïdes : (2867) Steins en septembre 2008 et (21) Lutetia en juillet 2010.

L'une des tâches de Rosetta est de cartographier en détail le noyau de la comète. Elle observe l'environnement cométaire dans toutes les gammes du spectre électromagnétique (radio, infrarouge, visible, UV). Elle surveille l'évolution de l'activité cométaire au fur et à mesure de l'approche du Soleil. Elle analyse les grains de poussière qu'elle intercepte et le gaz environnant avec des spectromètres de masse. Un atterrisseur (Philae) doit tenter de se poser sur le noyau de la comète pour y effectuer des mesures physiques et chimiques à la surface et à une profondeur de quelques dizaines de centimètres.

Pour des nouvelles de l'exploration de Rosetta, voir le site de l'ESA : Blog Rosetta (ESA)
ou celui du CNES : Blog Rosetta (CNES).

New Horizons

Site New Horizons

La mission New Horizons (autrefois nommée Pluto-Kuiper-Express), de la NASA, lancée en janvier 2006, doit survoler le système Pluton-Charon en 2016-2018, et continuer ensuite vers un ou plusieurs objets de la ceinture de Kuiper non encore spécifiés.


Tableau : Les missions spatiales vers les comètes et les astéroïdes (mis à jour d'après J. Crovisier, 2004, L'Astronomie, 118, 511—517).
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Mission                 lancement           cible              rencontre            a)      b)    
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ICE            NASA        août 1978    21P/Giacobini-Zinner   11 sep. 1985  survol 7800 km 21 km/s
VEGA 1         IKI      15 déc. 1984     1P/Halley              6 mars 1986  survol 8890 km 79 km/s
VEGA 2         IKI      21 déc. 1984     1P/Halley              9 mars 1986  survol 8030 km 77 km/s
Giotto         ESA       2 jui. 1985     1P/Halley             14 mars 1986  survol  596 km 68 km/s
                                        26P/Grigg-Skjellerup   10 jui. 1992  survol  200 km 14 km/s
Sakigake       ISAS      8 jan. 1985     1P/Halley             11 mars 1986  passe à 7 000 000 km  
Suisei         ISAS     18 août 1985     1P/Halley              8 mars 1986  passe à 150 000 km    
Galileo        NASA/ESA 18 oct. 1989    951 Gaspra             29 oct. 1991  survol 1600 km  8 km/s
                                        243 Ida + Dactyl       28 août 1993  survol 2391 km 12 km/s
NEAR-Shoemaker NASA     17 fév. 1996    253 Mathilde           27 juin 1997  survol 1212 km 10 km/s
                                        433 Éros               23 déc. 1998  survol 3827 km  1 km/s
                                                               14 fév. 2000  mise en orbite        
                                                               12 fév. 2001  atterrissage          
Deep Space 1   NASA     24 oct. 1998   9969 Braille            29 jui. 1999  survol   28 km 15 km/s
                                        19P/Borrelly           22 sep. 2001  survol 2170 km 17 km/s
Stardust       NASA      7 fév. 1999   5535 Annefrank           2 nov. 2002  survol 3078 km  7 km/s
                                        81P/Wild 2              2 jan. 2004  survol  237 km  6 km/s
                                                               15 jan. 2006  retour d'échantillon  
                                         9P/Tempel 1           14 fev. 2011  survol  178 km 11 km/s
Hayabusa       Japon     9 mai  2003  25143 Itokawa               nov. 2005  mise en orbite+atterr.
                                                                             retour d'échantillon  
Rosetta        ESA       2 mars 2004   2867 Steins              5 sep. 2008  survol  803 km  9 km/s
                                         21 Lutetia            10 jul. 2010  survol 3160 km 15 km/s
                                        67P/Churyumov-Gerasimenko 2014-2015  mise en orbite+atterr.
Deep Impact    NASA     12 jan. 2005     9P/Tempel 1            4 jui. 2005  survol + impact       
(EPOXI)                                103P/Hartley 2           4 nov. 2010  survol  700 km 12 km/s
New Horizons   NASA     19 jan. 2006        Pluton et Charon           2015  survol                
                                      Objet(s) trans-neptunien(s)            survol                
Dawn           NASA     27 sep. 2007      4 Vesta                 août 2011  mise en orbite        
                                   1 Céres                 fév. 2015  mise en orbite 
Hayabusa-2     Japon            2014 162173 1999 JU3                   2018  mise en orbite+atterr.
                                                                         2020  retour d'échantillon    
OSIRIS-REx     NASA             2016 101955 Bennu                      2018  mise en orbite+atterr.
                                                                       2023  retour d'échantillon  

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pour les survols sont données a) la distance minimale à la cible et b) la vitesse relative.




Les comètes et leurs noyaux explorés par des missions spatiales.




Astéroïdes et noyaux cométaires explorés par des missions spatiales, rapportés à une même échelle.


Octobre 2014.

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