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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)
___________________________________________________________________________________________________
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 2014-2016 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 14 jul. 2015 survol 11000km 14 km/s
2014 MU69 "Ultima Thule" 1 jan. 2019 survol 3500 km
Dawn NASA 27 sep. 2007 4 Vesta août 2011 mise en orbite
1 Céres fév. 2015 mise en orbite
Hayabusa-2 Japon 3 dec. 2014 162173 Ryugu 2018 mise en orbite+atterr.
2020 retour d'échantillon
OSIRIS-REx NASA 8 sep. 2016 101955 Bennu 2018 mise en orbite+atterr.
2023 retour d'échantillon
__________________________________________________________________________________________________
pour les survols sont données a) la distance minimale à la cible et b) la vitesse relative.
Les comètes et leurs noyaux survolés par des missions
spatiales (67P et Rosetta exclus).
Astéroïdes et noyaux cométaires explorés par des
missions spatiales, rapportés à une même
échelle.
Janvier 2019.
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