L’orbiteur Rosetta

Rosetta était une sonde interplanétaire dont l’objectif principal était 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 emportait une suite de onze instruments à bord de l’orbiteur ainsi qu’un atterrisseur, Philae, équipé de dix instruments supplémentaires qui ont réalisé des mesures en surface.

Les instruments de l’orbiteur combinaient 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 États-Unis. Des responsables des différents pays, européens et américains, ont dirigé les collaborations financées par les pays.

Instruments de l’orbiteur

• ALICE (États-Unis) Spectromètre Imageur Ultraviolet
  Principal investigateur : Southwest Research Institute (Boulder, Colorado, Etats-Unis)
  • ALICE a caractérisé la composition du noyau et de la chevelure (coma), ainsi que le couplage noyau/coma de la comète. Cela a été fait par l’observation des éléments spectraux dans l’ultraviolet extrême et lointain (EUV/FUV), de 70 à 205 nanomètres. ALICE a fait 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 a déterminé 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 (France) Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio wave Transmission
  Principal investigateur : Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (Grenoble, France)
  • CONSERT a réalisé la tomographie du noyau de la comète. CONSERT fonctionnait comme un transpondeur domaine temps entre Philae une fois posé à la surface de la comète et l’orbiteur qui tournait autour de celle-ci. Un signal radio passait du composant de l’instrument en orbite au composant à la surface de la comète et était immédiatement renvoyé à sa source. La variation du délai de propagation lorsque l’onde radio passait à travers les différentes parties du noyau de la comète était utilisée pour déterminer les propriétés diélectriques du matériau et la structure interne du noyau.
• COSIMA (Allemagne) Cometary Secondary Ion Mass Analyser
  Principal investigateur : Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Katlenburg-Lindau, Allemagne)
  • COSIMA était 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 était collectée sur une cible. La cible était ensuite déplacée sous le microscope où les positions des particules de poussière sont déterminées. Les particules de poussière cométaire étaient bombardées d’impulsions d’ions indium par le canon à ions primaires. Les ions secondaires résultants étaient extraits et dirigés dans le spectromètre de masse à temps de vol. Ils ont fourni la composition élémentaire et isotopique des grains de poussière cométaire.
• GIADA (Italie) Grain Impact Analyser and Dust Accumulator
  Principal investigateur : Università degli Studi di Napoli "Parthenope" (Naples, Italie)
  • GIADA a mesuré la vitesse, 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 ont été utilisées pour mesurer la quantité de poussière collectée lorsque la sonde escortait la comète.
• MIDAS (Autriche) Micro-Imaging Dust Analysis System
  Principal investigateur : Institut für Weltraumforschung (Graz, Autriche)
  • MIDAS était prévu pour l’analyse micro-texturale et statistique des particules de poussière cométaire. L’instrument était fondé sur la technique de microscopie des forces atomiques AFM. Cette technique, sous les conditions qui prévalaient dans l’environnement de l’orbiteur Rosetta, a permis 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 (États-Unis) Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter
  Principal investigateur : Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Californie, Etats-Unis)
  • MIRO était 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 fournissait à la fois le continuum bande large et les données spectroscopiques haute résolution, alors que le récepteur d’ondes millimétriques fournissait seulement les données du continuum. MIRO a mesuré 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 a permis la mesure des quantités d’eau, de monoxyde de carbone, d’ammoniac, et de méthanol dans la coma de la comète.
• OSIRIS (Allemagne) Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System
  Principal investigateur : Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Katlenburg-Lindau, Allemagne)
  • OSIRIS était 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 était constitué de deux systèmes de caméras indépendantes partageant une électronique commune. La caméra à champ étroit était conçue pour produire des images à haute résolution spatiale du noyau de la comète. La caméra grand champ avait 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 était équipée d’une roue à filtres pour permettre une sélection des longueurs d’onde des images selon les objectifs pointés.
• ROSINA (Suisse) Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis
  Principal investigateur : Universität Bern (Suisse)
  • ROSINA a déterminé la composition moléculaire, élémentaire et isotopique du matériau volatil de la coma ainsi que la densité, la vitesse et la température du gaz cométaire. ROSINA était 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 (Suède) Rosetta Plasma Consortium
  Principaux investigateurs : Institutet för rymdfysik (Kiruna, Suède), Southwest Research Institute (San Antonio, Texas, Etats-Unis), Institutet för rymdfysik (Uppsala, Suède), Technische Universität (Braunschweig, Allemagne), Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (Orléans, France), Imperial College of Science, Technology and Medicine (London, Royaume-Uni)

  • RPC était un ensemble de cinq instruments partageant une électronique et une interface de données communes avec l’orbiteur Rosetta. Les instruments RPC étaient conçus pour faire des mesures complémentaires de l’environnement plasma d’ions et d’électrons autour de la comète 67P Churyumov-Gerasimenko. 

    Liste des instruments RPC :

  • ICA : Ion Composition Analyser, analyseur de composition des ions (Suède)
  • IES : Ion and Electron Sensor, capteur d’ions et d’électrons (États-Unis)
  • LAP : Langmuir Probe, sonde de Langmuir (Suède)
  • MAG : Fluxgate Magnetometer, magnétomètre à saturation de flux (Allemagne)
  • MIP : Mutual Impedance Probe, sonde d’impédance mutuelle (France)
  • PUI : Plasma Interface Unit, unité d’interface plasma (Royaume-Uni)
• RSI (Allemagne) Radio Science Investigation
  Principal investigateur : Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln (RIU-PF) (Cologne, Allemagne)
  • RSI utilisait le système de communication que la sonde Rosetta utilisait pour communiquer avec les stations de réception sur Terre. Aussi bien les liens unidirectionnels que bidirectionnels pouvaient être utilisés pour les opérations. Dans le cas unidirectionnel, un signal était généré par un oscillateur ultra-stable à bord de la sonde qui était reçu sur Terre pour analyse. Dans le cas bidirectionnel, un signal transmis depuis la station sol était renvoyé sur Terre par la sonde. Dans les deux cas, le lien vers la Terre pouvait être réalisé aussi bien en bande X qu’à la fois en bande X et en bande S. RSI a étudié 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 ont donné des informations sur le déplacement de la sonde, les forces perturbatrices agissant sur la sonde et le milieu dans lequel s’effectuait la propagation.
• VIRTIS (Italie) Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer
  Principal investigateur : Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (Rome, Italie)
  • VIRTIS était un spectromètre imageur qui combinait trois canaux de données en un instrument. Deux des canaux de données étaient conçus pour réaliser une cartographie spectrale (220 - 5060 µm). Le troisième canal était consacré à la spectroscopie (2 - 5 µm). VIRTIS a détecté, caractérisé et cartographié 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.