rosetta

PROJET
MISSION ROSETTA VERS LA COMETE
P/WIRTANEN
Mise à jour 11/2000
I GENERALITES :
Vous aborderez avec cette étude de plain pied, l'astronautique des
décennies à venir, avec une reprise de l'exploration des planètes et de
l'étude de nombreux astéroïdes ou comètes de notre système solaire.
C'est le prix à payer pour comprendre nos origines. La mission Rosetta
fait partie de ces projets.
L'utilisation de trois tremplins gravitationnels avec assistance de Mars et
deux fois celle de la Terre, rappelle la mission Giotto vers la comète de
Halley en 1985-86.
A la lecture des données et la consultation de divers sites, vous
comprendrez que les détails de la mission évoluent au fur et à mesure
que s'affine la mission. On ne s'étonnera donc de petites divergences
pouvant apparaître entre les diverses sources de renseignements.
1°) PRESENTATION SOMMAIRE DE LA MISSION:
Voici quelques URL possibles ( Si elles existent toujours, car les sites
évoluent et se déplacent ) :
http://www.cnes.fr/activities/connaissance/planetes/rosetta/1sommaire_r
osetta.htm
http://sci.esa.int/rosetta/ et http://www.esoc.esa.de/
http://www.cnes.fr/activities/1index.htm
http://jmm45.free.fr/sondes/rosetta/rosetta.htm
http://www-projet.cst.cnes.fr:8060/ROSETTA/Fr/MissionObjectives.html

http://planetary.so.estec.esa.nl/RSOC ( Vraiment excellent pour
alimenter le projet en données numériques sur les positions et vitesses,
ou prendre des contacts pour de plus amples renseignements). Les
données numériques de certaines étapes de la mission, ont été
récupérées sur ce site et placées dans les fichiers textes, Rosetta0.txt,
Rosetta1.txt, Rosetta2.txt, Rosetta3.txt, Rosetta4-1.txt, Rosetta4-2.txt,
Rosetta5.txt, Rosetta6.txt, Rosetta7-1.txt, Rosetta7-2.txt, fichiers qu'il
vaut mieux exploiter en tant que fichiers textes avec Notepad par
exemple. Le site devrait s'enrichir d'autres données, comme il y est
indiqué en préambule.
http://193.48.190/ephem/animephem/Wirtanen/Wirtanen_src.html
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/tmp/ROSETTA.html ( Intéressant pour
les astéroïdes et des contacts pour renseignements )
L'étude des comètes et des éléments qui la composent, peu pollués par
les radiations, présentent un très grand intérêt pour la compréhension
de la formation du système solaire et peut être de l'apparition de la vie
sur terre.
Les missions précédentes notamment vers Halley, croisée à très grande
vitesse ( environ 70 km/s), n'avaient permis que de prendre des photos
et d'étudier l'environnement du noyau de la comète.
Une étude in situ avec dépôt d'un "package" scientifique à la surface du
noyau, présente donc un grand intérêt. Pour y parvenir, il faut trouver
une comète que l'on puisse prendre en chasse, facilement, pour éviter
une vitesse relative d'approche prohibitive et donc minimiser le coût
propulsif.
46P/WIRTANEN est la candidate idéale, car ses paramètres orbitaux (
voir plus bas), conduisent à un périhélie de 158.2 millions de km, voisin
de l'orbite terrestre, ce qui autorise de démarrer une poursuite à ce
niveau là. De plus l'apogée situé vers 767 millions de km, au niveau de
l'orbite de Jupiter, laisse envisager une mission réalisable.
Or, "monter" vers Jupiter est possible, mais coûteux en terme de
propulsion. D'où l'idée de procéder comme le JPL de la NASA, avec la
mission Galiléo vers Jupiter, en utilisant plusieurs tremplins
gravitationnels sur la Terre et Mars, certes à gains faibles, mais
suffisants pour gagner l'énergie nécessaire pour la trajectoire finale de
poursuite de la comète. Ce grand trajet explique la durée très longue de
ce voyage, au total 10.5 années, ce qui représente le double d'une
mission directe.
La trajectoire de ROSETTA sera donc très similaire à celle de

WIRTANEN, sauf pour l'inclinaison orbitale.
De toute évidence, les orbites intermédiaires entre les tremplins, restent
au voisinage de l'écliptique et le dernier tremplin sur la Terre ne permet
pas d'atteindre une inclinaison orbitale conséquente. Les orbites se
couperont sous un angle non négligeable, avec une vitesse relative de
l'ordre de 1250 m/s essentiellement hors plan orbital de la comète.
Pour rejoindre la comète 46P/WIRTANEN, dans l'espace profond, loin
du Soleil, il faut beaucoup d'énergie. Pour préserver la masse utile, on
procède classiquement en utilisant la méthode de l'assistance
gravitationnelle. Mais les planètes survolées étant de masse modeste, il
faut s'y reprendre en plusieurs fois pour atteindre l'énergie désirée.
2°) TABLEAU DE MARCHE DE ROSETTA:
Le descriptif sommaire est donné dans le tableau de marche suivant :
Evènements
importants
Date prévue
Orbite
TIR
12 Janvier
2003
AVANT TREMPLIN SUR
MARS, APRES PLUS
D'UN TOUR COMPLET
26 Août 2005
C1
PREMIER TREMPLIN
SUR LA TERRE
21 Novembre
2005
C2
APRES TREMPLIN SUR
TERRE ET AVANT
SURVOL DE OTAWARA
11 Juillet 2006
C3
APRES SURVOL DE
OTAWARA ET
AVANTDEUXIEME
TREMPLIN SUR LA
TERRE
28 Novembre
2007
C3*
APRES TREMPLIN
TERRE ET AVANT
SURVOL DE SIWA
24 Juillet 2008
C4
RENDEZ-VOUS
29 novembre
2011
C4*
NB 1 : Normalement C3 = C3* et C4 = C4*, à quelques petites
corrections près que nous ignorons.

NB 2: Si vous vous pouvez récupérer les coordonnées de Otawara,
vous déterminerez C3 et C4. Mais si vous ne les avez pas, vous
calculerez la trajectoire Terre - Terre du 21:11/2005 au 28/11/2007.
Vous ferez bien attention à réfléchir si Rosetta fait ou non un tour
complet avant rendez-vous.
ROSETTA profitera des 2 occasions de traversée de la ceinture
d'astéroïdes pour survoler Otawara et Siwa, ce qui donnera un peu de
relief à sa mission. La figure ci-dessous résume le périple complet.
3°) SUR LE CONTROLE DE LA SONDE :
Il apparaît que durant de très longues périodes ROSETTA n'aura rien à
faire. Il est donc prévu, pour économiser l'énergie et la durée de vie des
équipements, de la placer dans un mode de "sommeil stable".
a) Near Sun Hibernation Mode ( NSHM) :
Ce mode est appliqué :
Entre la Terre et mars durant 738 jours
De la Terre vers Otawara pendant 107 jours
De la Terre vers Siwa durant 125 jours
Puis 270 jours après le survol de Siwa.
Rosetta est stabilisée 2 axes avec pointage Soleil, la détection est
réalisée par des senseurs solaires et des gyroscopes et la commande
assurée par des tuyères.

a) Deep Space Hibernation Mode ( DSHM) :
Ce mode est utilisé au dessus de 4.7 UA. Rosetta est en mode passif,
stabilisée par spin à 1 tour par mn environ. Seuls le contrôle thermique
est assuré et le système de télécommunications reste en veille.
II DONNEES RECUEILLIES :
1°) D'APRES UNE PUBLICATION D'OCTOBRE 1995
Une analyse de mission avait permis de définir les conditions de la
rencontre d'une sonde nommée ROSETTA et de la comète WIRTANEN.
La sonde serait lancée le 12 janvier 2003, et après 3 "swing-by" utilisant
2 fois la Terre et Mars serait au plus proche de la comète le 29
novembre 2011. Les paramètres orbitaux de Rosetta et de la comète,
calculés le 29/11/2011, sont prévus comme suit:
ROSETTA : Sonde de 2900 kg
Demi grand axe a = 465.786 106 km0
Excentricité e = 0.6860334
Inclinaison orbitale i = 5°.0183
Longitude du nœud ascendant  = 64°.013
Argument nodal du périgée  = 192°.239
Anomalie moyenne de la date de rencontre : M = 243°.626
COMETE WIRTANEN :
Demi grand axe a = 462.753 106 km
Excentricité e = 0.658154
Inclinaison orbitale i = 11°.7398
Longitude du nœud ascendant  = 81°.4963
Argument nodal du périgée  = 176°.321
Anomalie moyenne de la date de rencontre : M = 235°.487
Il y était affirmé que la rencontre aurait lieu à environ 4.78 UA du soleil
et que la vitesse relative au moment de la rencontre est de 1242 m/s.
2°) D'après une note scientifique de septembre1998