Bâtiment Descartes - CNES Toulouse
Mercredi 12 novembre 2014 au petit matin. La nuit a été longue dans les locaux exigus du SONC, le Science Operation & Navigation Center, blottis dans le bâtiment Descartes du CNES, à Toulouse. Rythmées par les épisodes de GO/NO GO qui, à chaque fois, auraient pu provoquer l’interruption de la séquence de largage de Philae par Rosetta, les heures se sont écoulées en faisant croître le sentiment intense de participer à un épisode exceptionnel de l’exploration de notre environnement cosmique.
Fidèle au poste après plus de 10 années dans l’espace et près de 6,5 milliards de km parcourus entre les planètes, la sonde européenne a passé avec succès toutes les épreuves et, dans les premières lueurs du jour, la décision vient d’être prise de larguer Philae sur le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Pour les centaines de chercheurs, d’ingénieurs et de techniciens européens impliqués depuis de longues années dans cette mission spatiale, ce moment a une saveur bien particulière. C’est l’aboutissement d’un pari improbable : poser un engin bardé d’instruments à la surface d’une comète pour faire de la science in situ aussi longtemps que possible. Ce n’est pas la fin de la mission Rosetta dont l’orbiteur, quoi qu’il arrive, continuera encore de longs mois ses observations de la comète, mais c’est une étape sortant vraiment de l’ordinaire, un véritable saut dans l’inconnu, une tentative qui s’ajoutera à la liste déjà longue des échecs spatiaux ou qui marquera à jamais l’histoire de l’exploration du Système solaire.
Les femmes et les hommes réunis dans ces pièces sans fenêtre en ce beau jour d’automne participent pour certains depuis plus d’une décennie à cette aventure. Avec leurs collègues dispersés dans toute l’Europe, ils ont contribué à l’élaboration et aux calculs de la trajectoire qui, dans quelques heures, devrait permettre à Philae d’atteindre la surface ; ils ont également conçu les moyens informatiques complexes qui permettront d’optimiser l’utilisation des instruments de l’atterrisseur et la récupération des données scientifiques collectées. Ils sont prêts et ils savent que tout va se jouer aujourd’hui, à plus de 510 millions de km de la Terre.
9h30, heure de Paris (UTC+1 h). Dans une grosse demi-heure, le signal confirmant la séparation de Philae devrait être capté par les grandes antennes paraboliques de l’ESA et de la NASA et retransmises à tous les centres concernés par la mission. Au SONC, l’ambiance est studieuse, presque décontractée en apparence. Tous les postes sont occupés et chacun suit attentivement le déroulement des opérations. Des écrans muraux synthétisent les données techniques liées à toutes les étapes de cette journée particulière et, ici et là, des ordinateurs portables relaient la vidéotransmission de l’ESA.
Au fil des minutes, de nouvelles personnes, impliquées de près ou de loin dans la mission, arrivent et se massent dans la salle voisine habituellement dévolue au suivi de la mission martienne Curiosity, mais prêtée pour l’occasion aux gens de la comète ! L’horloge affiche 10 h et tout le monde s’est finalement levé pour regarder le direct de l’ESA. La tension est devenue palpable. Depuis des mois, certains scientifiques émettent des doutes sur le bon fonctionnement du mécanisme qui doit larguer l’atterrisseur et qui, naturellement, n’a pas pu être testé depuis qu’il est dans l’espace. Les ingénieurs répondent qu’ils ont confiance, mais un problème lors de cette étape condamnerait Philae qui pourrait partir à l’aventure dans l’espace au lieu de chuter vers le noyau.
Sur le plan large de la salle de contrôle de la mission à l’ESOC (Darmstadt, Allemagne), Andrea Accomazzo, responsable de la conduite des opérations de Rosetta, Fred Jansen, responsable de la mission, et Stephan Ulamec, responsable de Philae, ont le visage tendu. Ils se déplacent d’avant en arrière comme des écoliers silencieux au tableau attendant le verdict du professeur. Régulièrement, Andrea Accomazzo se penche sur son bureau, étudie l’écran qui lui fait face et attrape un crayon pour barrer une ligne sur une liste qu’on imagine très longue. Normalement, le signal confirmant la séparation de Philae voyage dans l’espace à la vitesse de la lumière depuis plus de 25 minutes et il devrait être capté dans à peine plus de 3 minutes par les antennes européennes de 35 m de diamètre de New Norcia ; Cebreros et Malargüe, ainsi que l'antenne américaine de Canberra (Australie), serviront de relais plus tard.
Les secondes passent. Au SONC, comme à l’ESOC, des rires brefs fusent comme autant de soupapes de sécurité pour relâcher la pression. Pour la énième fois, Andrea Accomazzo se penche vers son écran, mais, cette fois, il sourit avant d’annoncer que la séparation a bien eu lieu en rayant une nouvelle ligne sur sa liste. Des applaudissements retentissent, mais ils sont de courte durée car chacun sait que la suite du programme ne sera pas de tout repos pour Philae. Au cours de la nuit, en effet, on a appris que la vanne du propulseur à gaz froid qui devait plaquer Philae à la surface au moment de l’impact ne semble pas s’être ouverte. Du coup, l’atterrisseur risque de dépendre uniquement de ses 2 harpons pour s’accrocher au noyau et pour ne pas rebondir après son impact avec la surface. Les discussions vont bon train dans les couloirs. Si les harpons parviennent à s’ancrer correctement et à tendre leur câble cela ira, sinon, des rebonds sont à craindre. De plus, en cas d’arrivée sur le flanc d’un gros bloc, le propulseur devait maintenir Philae le temps de l’ancrage ; une incertitude de plus…
À 510 millions de km de la Terre, plus de 28 minutes-lumière, 2 engins de fabrication humaine se déplacent dans l’obscurité à la vitesse d’un marcheur. L’un tombe vers le noyau d’une comète qui l’attire inéluctablement et sur lequel il se posera dans près de 7 heures, l’autre s’en éloigne et manœuvre pour sécuriser sa trajectoire et pour replacer le premier dans son champ de vision et de communication.
Des séquences automatiques sont en cours d’exécution : sur l’atterrisseur, certaines des caméras de CIVA doivent actuellement photographier l’orbiteur qui s’éloigne et, dans quelques minutes, l’orbiteur fera de même avec la caméra OSIRIS, ce qui permettra de vérifier que les antennes de CONSERT et les 3 pieds de Philae se sont bien déployés. Mais aucune communication avec la Terre ne sera possible durant près de 2 heures, le temps pour Rosetta de manœuvrer et de se réorienter correctement pour récupérer les données de Philae et les relayer vers la Terre.
Sur Terre, certains profitent de cette coupure obligatoire pour aller déjeuner, refaire le plein d’énergie avant d’affronter les prochaines heures ; d’autres ne peuvent quitter leurs écrans des yeux, même si, pour le moment, rien ne change. Dans le couloir, la machine à café ne chôme pas et sa vibration aigüe semble ne jamais devoir s’interrompre.
« J’ai les neurones qui vont exploser ! » dit en souriant Philippe Gaudon, chef de projet CNES de la mission Rosetta, dont les 2 téléphones ne cessent de vibrer pour des demandes d’interview ou des échanges d’informations internes. À Toulouse, à Paris, le public de la Cité de l’Espace et de la Cité des sciences et de l’industrie de la Villette suit avec passion l’évolution des événements et les interventions des scientifiques et des responsables de la mission.
Encore quelques minutes et l’ESA reprendra son direct ; peu après, ce sera au tour du CNES d’entamer le sien. Dans les locaux du SONC, chacun s’active car les données en provenance de Philae commencent à s’afficher sur les écrans. « Quand je vois arriver les données CIVA je crie ! » dit Joëlle Durand, responsable du traitement des données scientifiques de Philae. « On a une routine qui nous permet de voir s’il y a une image dans les paquets de données et d’assembler automatiquement le fichier RAW correspondant » explique son voisin de clavier.
13h58 : Philippe Gaudon confirme que les premiers paquets de données de CIVA sont arrivés, mais ce ne sont pas encore des images.
14h05 : Joëlle scrute son écran et confirme que la moitié d’une image de CIVA vient d’arriver : « Au prochain coup, dans 5 minutes, on devrait pouvoir traiter ! ».
14h11 : la suite de l’image est arrivée et le traitement est lancé. Chacun retient son souffle. Sur l’écran, un carré noir s’affiche avec ce qui ressemble à un reflet. Silence. L’orbiter n’est pas là ! Est-il possible que Philae soit toujours accroché à Rosetta ? La 2e image s’ouvre. Tout est sombre là aussi, mais, sur le bord, il y a quelque chose, comme une structure géométrique. Les doigts de Joëlle s’activent sur son clavier, elle éclaircit, change les niveaux, modifie peu à peu quelques réglages et les sourires reviennent sur les faces environnantes : les panneaux solaires et le corps de Rosetta sont parfaitement visibles dans le champ de la caméra 1 de CIVA. Le largage est un succès et cette image, prise une cinquantaine de secondes après, montre l’orbiteur à une dizaine de mètres de l’atterrisseur.
Un frisson court sur les bras des personnes impliquées dans la mission depuis des années : çà y est ! Les jeux sont faits, la roue tourne et il n’y a plus rien que nous puissions faire sinon attendre. Impossible, pourtant, de rester à ne rien faire dans des instants pareils, le léger flou des panneaux solaires montre que Philae tourne sur lui-même. Aussitôt, on crée une feuille de calcul pour estimer sa vitesse de rotation à partir du temps de pose de l’image (600 millisecondes) et du nombre de pixels bougés, et on trouve approximativement 1 tour par période d’une dizaine de minutes. Pour Philippe Gaudon, cela n’aura pas d’incidence sur la trajectoire et sur la façon dont Philae touchera la surface.
Les minutes passent et les antennes de Cerebros (Madrid, Espagne) et de Malargüe (Argentine) prennent le relais des paraboles australiennes pour la suite des opérations. Il est 15h et le direct de l’ESA reprend alors que les données arrivent régulièrement sur les écrans du SONC.
15h25 : une première image de la caméra OSIRIS-NAC est diffusée et elle montre sans aucune ambiguïté que les antennes de CONSERT, le bras de ROMAP et les 3 pieds se sont correctement déployés. Nouveaux applaudissements. En aparté, un collègue de Philippe Gaudon lui glisse que les caisses de champagne sont arrivées et qu’elles sont au frais : « Philippe, la caisse de champagne est ici. J’espère que l’on ne va pas tout boire ! Moi, j’espère que si ! »
16h01 : Philae doit atterrir dans 1 h. Les données de CONSERT commencent à parvenir sur Terre et Jérémie Lasue précise que Philae serait à moins de 60 m de sa position calculée sur sa trajectoire, il devrait donc se poser pratiquement au centre de l’ellipse.
16h06 : Cédric Delmas, responsable des opérations au SONC, passe sa tête par la porte et lance : « juste pour info, on rentre dans la fenêtre d’atterrissage ; les requêtes sont bien lancées ? », Joëlle Durand répond « Oui ! » sans hésiter et sourit.
16h07 : d’après le planning de descente, ROLIS doit commencer à faire des images du site d’atterrissage.
16h20 : annonce générale de Cédric Delmas « Attention, à l’approche de la comète, la science reprend ! » Sur l’écran où apparaissent les paquets de données en provenance de Rosetta, une ligne attire soudain l’œil de Joëlle Durand : « On a du ROLIS ! Plusieurs images du site d’atterrissage sans doute. » La routine d’extraction des fichiers est lancée et, encore une fois, c’est un carré noir qui s’affiche.
Cette fois-ci, chacun est averti et il n’y a aucun commentaire parmi ceux qui regardent par dessus les épaules de Joëlle et de ses collègues alors qu’ils améliorent l’affichage, puis c’est l’explosion de joie. Le premier fichier donne une vision fantastique du terrain d’atterrissage de Philae.
L’image, prise à près de 3 km d’altitude offre une résolution de 3 m par pixel, on a donc déjà vu le noyau avec une bien meilleure résolution sur les images d’OSIRIS et de la caméra de navigation de Rosetta, mais la présence d’une portion de Philae sur le bord du champ donne une dimension historique à la scène. Cela rappelle la descente du module lunaire américain vers le sol lunaire et les yeux pétillent : « On arrive ! »
16h46 : après la vague d’émotion née à l’affichage de la 1ère image de ROLIS, Cédric Delmas doit intervenir pour ramener tout le monde sur Terre : « Nous sommes entrés dans la phase critique, maintenant seules les personnes concernées restent dans la pièce ! »
Chacun est retourné à son poste et le silence est seulement troublé par le cliquetis des claviers et les discussions murmurées. Mais la tension est là, sous-jacente ; on peut la percevoir dans les têtes qui se tournent rapidement, les regards intenses et les sourires furtifs. Dans quelques minutes, le signal confirmant le contact avec la surface doit toucher la Terre.
16h55 : les données continuent d’affluer. Une nouvelle image prise par ROLIS à 40 m d’altitude montre avec une résolution de quelques cm l’endroit où Philae va atterrir. Il y a un gros bloc de près de 5 m de diamètre au coin de l’image, mais Philae devrait se poser sur sa gauche.
À l’ESOC, comme au SONC et au LCC, la scène du largage semble se reproduire. Andrea Accomazzo est comme la vigie d’un navire qui guette au loin le premier signe du rivage tant désiré. Dans son dos, Stephan Ulamec et Fred Jansen discutent, mais lui fixe les écrans, consulte sa liste et croise ses bras ou plaque ses mains dans son dos pour ne pas les frotter l’une sur l’autre.
Les dernières minutes s’écoulent avec une lenteur éprouvante et, pratiquement à l’instant calculé des semaines auparavant, le signal du contact avec la surface s’affiche sur les écrans du centre de contrôle et les bras se dressent vers le ciel entourant des visages radieux. Philae est entré en contact avec la surface du noyau à 15h34 m 54 s UTC ; sur les écrans du SONC, les lignes de confirmation des tirs des 2 harpons apparaissent.
Philippe Gaudon jubile : « Ce qui est incroyable, c’est la précision du minutage de l’atterrissage, cela signifie que Philae doit être pratiquement au centre de l’ellipse visée. Et puis, nous continuons à recevoir des données, donc il n’est pas sur le toit ! »
Près de 5 minutes après le contact avec la surface, les caméras de CIVA doivent commencer à réaliser le panorama à 360° du paysage qui entoure Philae. Pendant ce temps, les mesures collectées durant la descente sont envoyées vers la Terre via Rosetta.
Le moment est historique, pourtant, progressivement, les visages radieux se contractent dans les différentes pièces du SONC. Au loin, sur les écrans qui diffusent le direct de l’ESA et dont on a baissé le son, les embrassades et les discours continuent, mais les données de puissance électrique des panneaux solaires reçues ici semblent incohérentes.
Normalement, une fois Philae posé et ancré, les panneaux doivent être plus ou moins éclairés selon leur orientation par rapport au Soleil, mais leur puissance électrique doit demeurer stable. Or ce n’est pas du tout le cas et les courbes visibles sur les écrans montrent sans ambiguïté que la puissance de tous les panneaux fluctue. Est-ce qu’il y a un problème électrique majeur ou l’atterrisseur est-il encore en train de bouger ?
Les échanges entre collègues sont de plus en plus audibles et les discussions s’engagent sur les causes possibles de ces fluctuations.
18h08 : la réception de la première image du panorama de CIVA ne fait qu’accroître l’incertitude sur l’état de Philae. Pour Éric Jurado, responsable des activités de mécanique spatiale au SONC : « l’image de CIVA est floue, donc Philae continue de bouger. » Il va tenter de modéliser le mouvement et l’attitude de Philae avec ses collègues. Pour eux, il est déjà clair que Philae ne s’est pas ancré au sol et qu’il a rebondi en tournant sur lui-même. Après une discussion intense, ils lancent une première simulation et, pendant que les ordinateurs travaillent, continuent d’essayer d’améliorer leur compréhension de la situation.
19h20 : les fluctuations semblent s’être interrompues ; pas une lente atténuation, mais un arrêt brusque. Le temps passe et la situation reste stable, mais la puissance délivrée par les panneaux est bien plus basse qu’elle ne devrait l’être si Philae s’était posé en plein Soleil sur le site Agilkia.
Dans les couloirs, l’opinion générale est que Philae ne s’est pas ancré à la surface, qu’il a rebondi et qu’il a dérivé en l’air en tournant lentement sur lui-même avant de se reposer près de 2 heures après le premier contact. Pour le moment, il n’y a aucun moyen de savoir où il se situe, dans quelle direction il a dérivé et à quelle distance il est du site d’atterrissage initial.
La situation peut sembler dramatique, mais, l’excellente nouvelle est que Philae émet toujours et que Rosetta est restée en contact avec lui jusqu’à la fin prévue de la fenêtre de visibilité entre ces 2 engins. Philae n’est donc peut-être pas en trop mauvaise posture et la première séquence scientifique semble se poursuivre avec, notamment, l’instrument CONSERT qui réalise le premier sondage radio du noyau. Il faudra cependant attendre la prochaine fenêtre de visibilité avec Rosetta pour en apprendre plus.
Alors que les équipes de télévision démontent et rangent leur matériel, les responsables des différentes équipes du SONC demandent à leurs collègues qui ont largement dépassé leur période normal de travail, mais qui n’ont pas réussi à partir tant l’intensité des heures qui viennent de s’écouler était grande, de rentrer chez eux, de manger et de dormir pour revenir en forme dans quelques heures.
Selon toute vraisemblance, les instruments de Philae sont au travail et il va y avoir un énorme travail à mener à bien pour réorganiser les séquences scientifiques suivantes et les adapter aux nouvelles conditions rencontrées par Philae. Le compte à rebours est lancé, car la pile de Philae ne lui fournira de l’énergie que jusqu’à vendredi soir et il faut impérativement réussir à obtenir le maximum de résultats scientifiques d’ici là.
Dehors, le Soleil s’est couché et le ciel toulousain dévoile quelques étoiles. Au sud-ouest, noyée dans l’éclat de la ville, la constellation du Sagittaire disparaît en emportant avec elle la lointaine comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Son noyau porte à présent un petit engin de fabrication humaine qui va tenter de nous en apprendre un peu plus sur les origines de notre Système solaire et, peut-être aussi, sur les éléments présents sur Terre lors de l’apparition de la vie. La mission continue…
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 sera la 1ere 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.
