1986 : Le survol de la comète de Halley, un exploit triomphant

par Arlène Ammar-Israël – Responsable au CNES de la contribution française aux missions Vega et Giotto

Le retour de la comète de Halley, la plus connue des comètes, en 1986 fut une opportunité exceptionnelle pour les agences spatiales de lancer des missions à sa rencontre. Il ne fallait pas rater ce rendez-vous : le prochain passage était prévu en 2061.

Dans les années 1980, beaucoup de découvertes avaient été réalisées dans le domaine de l’exploration spatiale du système solaire par l’URSS et les Etats-Unis alors en compétition. La Lune, Mercure, Venus, Mars, les planètes géantes avaient été explorées, mais curieusement les petits corps du système solaire astéroïdes et comètes, vestiges de la matière primitive, n’avaient encore fait l’objet d’aucune mission spatiale.

Cinq sondes ont été lancées pour atteindre la comète de Halley peu après son passage au périhélie : deux sondes japonaises Sakigake et Suisei l’ont approché le 1^er mars 1986 à 7 millions de kilomètres et le 8 mars 1986 à 150000 kilomètres, deux sondes soviétiques Vega-1 et Vega-2 l’ont survolée les 6 et 9 mars 1986 à 8900 et 8000 kilomètres du noyau à une vitesse de près de 80 km/s, enfin la mission européenne Giotto s’est approchée le 13 mars 1986 à 600 kilomètres du noyau à une vitesse de 66 km/s. Une semaine après les sondes soviétiques Vega-1 et Vega-2 qui avaient photographié le noyau de la comète, la sonde Giotto put ainsi s’approcher au plus près de la comète grâce aux émetteurs qui avaient été placés à bord des sondes Vega localisés par le (Deep Space Network) DSN de la Nasa.

Les comètes

Les comètes, du grec komêtês chevelure, étaient admirées depuis l’antiquité et il a fallu attendre la fin du dix-septième siècle pour que l’astronome anglais Edmond Halley reconnaisse le caractère périodique d’une comète qui porte son nom. Il l’avait observée en 1682 et avait prédit son retour en 1758, 1835, 1910, 1986,…en s’appuyant sur la théorie de la gravitation. Il est couramment admis aujourd’hui que les comètes à très longue période proviennent du nuage de Oort à 50 000 UA du Soleil et se rapprochent du Soleil lors des perturbations gravitationnelles causées par les étoiles proches. Les comètes à courte période se seraient formées dans la ceinture de Kuiper située entre 30 et 50 UA. Les comètes  n’ont pas subi de modification en raison de leur petite taille et de leur présence quasi-permanente dans des régions froides. Elles sont donc composées de matière primitive. Les comètes sont des noyaux de glaces et de poussières qui s’échauffent en se rapprochant du Soleil. Elles peuvent avoir deux queues, la queue de poussière blanche et courbée et la queue de plasma bleue et droite. Elles perdent de la matière à chaque passage près du soleil.

Une traque internationale

La Nasa s’était lancée la première et avait étudié plusieurs projets dont une mission complexe Nasa-Esa composée d’un module de descente vers le noyau de la comète de Halley et d’un véhicule de rendez-vous vers la comète Tempel-2 avant de renoncer pour soutenir la navette spatiale dont le coût dérivait. L’Esa étudia alors l’envoi par Ariane-1 d’une sonde européenne vers la comète de Halley. Pour la première fois, l’Europe lançait un satellite scientifique – cylindrique stabilisé par rotation entouré de panneaux solaires et protégé par un bouclier – par ses propres moyens et s’aventurait dans l’exploration du système solaire. La sonde fut nommée Giotto en hommage au peintre qui fut le premier à représenter la comète de Halley de façon réaliste.

Le Japon développait deux petites missions (Sagigake, Suisei) pour démontrer la capacité de ses lanceurs et pour répondre aux souhaits de sa communauté scientifique active dans l’étude des plasmas. E

 

 

Enfin la mission soviétique Vega ( Venera-Galley)  résultait de l’évolution de la mission Venera 84 pour permettre non seulement l’étude de Venus mais encore en utilisant l’assistance gravitationnelle de la planète, le survol de Halley. Les sondes Vega-1 et Vega-2 avaient une masse de près de 5 tonnes au lancement et 8 mètres d’envergure. Elles étaient stabilisées trois axes et dotées d’une plate-forme automatique portant les instruments optiques qui pointaient la forme la plus brillante de la chevelure.

Toutes ces missions étaient complémentaires au niveau des charges utiles et des zones de la comète étudiées. Ce programme fut l’occasion d’une coordination scientifique internationale International sans précédent à un moment de grande tension internationale. L’International Halley Watch (IHW) rassemblait plus d’un millier d’astronomes de 54 pays pour coordonner les observations terrestres de la comète de Halley. L’Inter-Agency Consultative Group (IACG) était formé de représentants de l’Esa, d’Intercosmos, de l’Isas et de la Nasa et a permis pour la première fois une coopération directe entre agences spatiales et la coordination de leurs moyens.

Une contribution française aux expériences exceptionnelle

La participation française expérimentale à Giotto fut très significative : le Laboratoire de Physique Stellaire et Planétaire (LPSP) était responsable du télescope de la camera allemande Halley Multicolor Camera (HMC) qui a obtenu 2000 images de la comète, le Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements (CESR) de Toulouse a mis au point l’expérience Copernic qui a décrit l’interaction du vent solaire avec la comète et analysé les ions lourds thermiques et les ions négatifs dans la coma de la comète enfin le Service d’Aéronomie (SA) a développé l’expérience Optical Probe Experiment (OPE) pour l’étude optique locale des gaz et poussières constituant la chevelure de la comète.

Pour la première fois, des sondes soviétiques embarquaient une charge utile internationale réalisée par la France mais aussi les deux Allemagne, l’Esa, l’Autriche, la Bulgarie, la Hongrie, la Pologne, la Tchécoslovaquie et même les Etats-Unis. La communauté française était très largement impliquée dans 4 des 10 expériences à bord : l’Observatoire de Meudon et le LPSP étaient responsables du spectromètre infrarouge IKS pour caractériser le gaz et le noyau cométaire (température et taille), l’Observatoire de Besançon a développé le canal UV de l’expérience TKS pour l’étude des radicaux cométaires, le Laboratoire d’Astronomie de Marseille (LAS) était impliqué dans le système d’imagerie (fourniture du télescope) et le laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement (LPCE) dans l’instrument d’étude du plasma APV-V.

Quelques résultats remarquables.

La distance de survol n’a pas permis à la caméra de Vega d’observer directement le noyau et l’essentiel du travail a porté sur une analyse photométrique de la coma. L’un des objectifs était de définir la position la plus probable du noyau pour guider la dernière phase d’approche de Giotto, ce qui s’est révélé un plein succès.

Le noyau de la comète de Halley, révélé par la caméra de Giotto, est un objet  très sombre, irrégulier d’environ 16 km de long et 8 km de large présentant des jets de gaz et de poussières.

Les résultats obtenus par IKS ont permis de détecter les molécules d’eau et de CO2 qui dominent la composition de la coma ainsi que la présence de composés organiques. La température très élevée du noyau (80°C) a également était mesurée.

L’instrument APV-V a pu caractériser la cométopause, zone frontière entre le vent solaire et l’environnement cométaire.

La communauté spatiale française démontra ainsi des compétences qui allaient lui permettre de participer au meilleur niveau aux missions planétaires ultérieures internationales.

Ce rendez-vous avec la comète fut un événement médiatique retentissant. À Moscou, ce fut l’occasion d’évènements médiatiques inhabituels. À Darmstadt au centre d’opérations et de contrôle, l’Esa avait organisé la retransmission par la télévision de la rencontre à plus d’un milliard de téléspectateurs dans 50 pays dans la nuit du 13 mars 1986. À Paris, la « nuit de la comète » retransmise par FR3, se déroula à la Cité des Sciences et de l’Industrie de la Villette coïncidant avec son inauguration en présence du président de la République François Mitterrand.

Un premier bilan scientifique des missions cométaires fut présenté à l’assemblée du COSPAR de Toulouse en juillet 1986, enrichi lors du colloque international de Versailles sur les petits corps en 1996 qui rassembla 600 scientifiques.

Après le succès de la mission Giotto, l’Esa a approuvé en 1993 dans le cadre du programme Horizon 2000, la « pierre angulaire » Rosetta première mission à se mettre en orbite autour d’une comète et à poser l’atterrisseur Philae à sa surface.

Lancée par Ariane 5 en 2004, Rosetta est en orbite autour de la comète Tchourioumov-Guérassimenko depuis août 2014. Elle a largué le 12 novembre 2014 le petit robot-laboratoire Philae qui a réalisé une « première » historique en se posant sur la comète et en fonctionnant 64 heures. Au cours d’un périple de douze années dans l’espace, après avoir survolé deux astéroïdes Steins en 2008 et Lutetia an 2010 et avoir passé deux ans dans l’environnement de la comète Tchourioumov-Guérassimenko, Rosetta a largement rempli tous ses objectifs. Sa mission s’achèvera le 30 septembre 2016 en se posant sur sa comète et s’éteindra définitivement 30 ans après le survol de la comète de Halley !

Cet article a été publié  en septembre 2016 dans le n°18 de la revue « Espace &  Temps » de l’IFHE