Il y a vingt cinq ans, la sonde Giotto survolait la comète de Halley.

Il y a vingt cinq ans, dans la nuit du 13 au 14 mars 1986, la sonde Giotto de l'Agence spatiale européenne (ESA) survolait la comète de Halley. Elle était destinée à étudier la chevelure interne et le noyau de la comète.

C'était la toute première mission de l'ESA vers l'espace lointain, destinée à lever le voile de mystère qui entourait cette comète, et il s'agissait de ne pas rater son passage qui ne se reproduirait pas avant 75 ans ! Une exceptionnelle coopération mondiale avait abouti au lancement de 5 sondes à la rencontre de la comète, les sondes soviétiques VEGA 1 et VEGA 2, avec une instrumentation partiellement européenne, qui survolent la comète de Halley respectivement à 8900 et 8000 km de distance, les 6 et 9 mars 1986, les petites sondes japonaise Suisei et Sakigake qui explorent la comète de Halley respectivement le 8 et 11 mars 1986, mais à plus grande distance, et enfin la sonde Giotto, , qui passe la plus près, à 600 km du noyau de la comète le 14 mars 1986. Le projet de l'ESA était donc la mission la plus risquée, mais aussi celle dont les résultats furent les plus fructueux.

Le nom de la sonde, Giotto, rappelle le peintre florentin (Italie) Giotto di Bondone qui, sur un tableau de l'"Adoration des mages" peint en 1302 pour la chapelle Scrovagni à Padoue, a représenté la comète de Halley dont le passage datait de 1301. Elle est représentée à la place de l'étoile de Bethléem, et pour une fois associée à un événement heureux. La comète avait été représentée précédemment sur le fragment de tapisserie de Bayeux où on voit le roi d'Angleterre Harold II et ses conseillers inquiets suite à son apparition en 1066. Elle y est mise en rapport avec la mort du roi Harold II, tué dans une bataille peu après l'apparition de la comète, et avec l'accession au pouvoir, qui s'ensuivit, de Guillaume le Conquérant. On a même prétendu que son impact sur les esprits avait eu la plus grande influence sur le sort de la bataille de Hasting, qui livra ce pays aux Normands. Un versificateur du temps, faisant probablement allusion au diadème d'Angleterre dont GuiIlaume s'était couronné, avait proclamé dans un distique : "que la comète avait été plus favorable à Guillaume que la nature à César : celui-ci n'avait pas de chevelure, Guillaume en reçut une de la comète."

 

Construite par British Aerospace à Bristol sur la base d'un satellite de recherche de type GEOS, Giotto était de forme cylindrique de 1,87 m de diamètre pour une hauteur d'environ 1,1 m, et atteignait 2,85 m de hauteur avec l'antenne parabolique. Elle pesait 960 kg (574 kg au moment de la rencontre avec la comète). Les instruments embarqués comprenaient : une chambre photographique à petit champ (1 m de focale, 16 cm de diamètre), trois spectromètres de masse, deux analyseurs de plasma, un détecteur d'impact de poussières, une sonde optique photopolarimétrique, un magnétomètre et un détecteur de particules.

Le problème le plus difficile à résoudre fut comment assurer que Giotto survivrait assez longtemps pour prendre ses photographies au plus près du noyau cométaire alors que la sonde et la comète se dirigeaient l'une vers l'autre à une vitesse combinée de 245 000 km/h (ce qui équivaut à traverser l'Océan Atlantique en 11 minutes). A cette vitesse, une particule de poussière de 0,1 g est capable de pénétrer dans 8 cm d'aluminium. La sonde fut donc dotée d'un bouclier protecteur composé d'une première feuille d'aluminium de 1 mm puis, à une distance de 23 cm, d'une feuille de kevlar de 1,2 cm d'épaisseur, l'une pour vaporiser les grains de poussières rencontrés, l'autre pour arrêter les gaz résultants.

 

 

L'aventure en vol avait commencé 8 mois plus tôt, le 2 juillet 1985 à 11 h 23 mn (UT), avec le quatorzième vol d'Ariane 1. Le 3 juillet, Giotto fut mis sur une orbite héliocentrique coupant la trajectoire de la comète de Halley. La sonde effectuait trois révolutions autour de la Terre, puis le moteur embarqué Mage 1SB, pouvant délivrer 1400 m/s, la propulsa sur une orbite interplanétaire. Le 26 août 1985, une correction d'orbite, pour faire passer la sonde à 4 000 km du noyau, fut effectuée au moyen du système de contrôle d'attitude utilisant 4 petites fusées de 2 N de poussée (remplies de 69 kg d'hydrazine). Le 12 février 1986, une seconde correction devait permettre de ramener la distance minimale d'approche à 850 km.

Pour permettre à Giotto de passer au plus près de Halley, masquée par l'énorme quantité de poussière et de gaz de la chevelure, les astronomes soviétiques fournirent à l'ESA les observations des caméras des sondes Vega. La NASA (US National Aeronautics and Space Administration) apporta également son soutien au groupe d'agences chargé de cette "Opération Eclaireur" (Pathfinder Concept) afin de diriger Giotto vers sa cible avec une précision accrue. Ces aides permirent de réduire l'erreur de la trajectoire programmée depuis le sol de 1500 km à 75 km, et la distance minimale entre la sonde Giotto et le noyau de la comète fut descendu à 605 km.

Le 12 mars 1986, à 21 h UT, après huit mois de croisière dans l'espace et près de 150 millions de kilomètres parcourus, les instruments détectaient pour la première fois des ions d’hydrogène en provenance de Halley, alors que la sonde se trouvait encore à une distance de 7,8 millions de kilomètres de la comète. A 19 h UT le lendemain, à encore 1 064  000 km out, Giotto croisait une onde de choc due au vent solaire et rentrait dans la poussière de la comète. À ce stade, la sonde était mise en mode "suivi" pour suivre l'objet le plus lumineux (le noyau de la comète) dans son champ de vision et a commençait à envoyer le premier, des images floues sur la Terre.. Le compte à rebours d'une durée de 4 h commençait 35 minutes après ...

Les techniciens de l'ESA permirent à la sonde de passer à 596 km du noyau, à une vitesse de 68,4 km/s. La sonde, stabilisée en rotation à 15 tours/seconde fit son approche avec le bouclier et son axe de rotation pointant vers le noyau. Son antenne devait pointer  continuellement vers la Terre pour assurer des communications sans interruption. Durant le trajet à l'intérieur de la chevelure, où la vitesse relative par rapport au noyau cométaire avoisinait alors les 68 km/s, 12 000 impacts de particules de poussière seront enregistrés, le premier 122 minutes avant le passage au plus près. L'impact le plus violent, 7 secondes et demi avant que la sonde n'atteigne le point le plus rapproché de la comète, à 00 h 03 min 02 s exactement, envoya celle-ci tournoyer sur elle-même et fit perdre momentanément le contact avec la terre. Mais la mission était déjà accomplie et avait été un succès total. En fait, Giotto avait parfaitement fonctionné. Le système de contrôle automatique de la sonde réussit à ramener la sonde dans la bonne position et une demi-heure plus tard, des stations de surveillance australiennes captaient de nouveau le signal télémétrique de Giotto, qui continuait de transmettre ses observations, et les communications purent reprendre.

 

La sonde Giotto, grâce à son passage rapproché et à son spectromètre de masse, put toutefois envoyer 2112 images inédites d'un noyau boutonneux, déterminant ses dimensions, à peu près deux fois plus long que large, émettant de violents jets de gaz du côté du noyau chauffé par le soleil, situer ses zones actives et inactives et analyser la composition des gaz s'échappant du noyau, soit à distance avec des spectromètres ultraviolet, visible et infrarouge, soit directement à l'aide de spectromètres de masse. Elles a aussi déterminé la distribution de masse des particules de poussière, étudié le plasma et le champ magnétique dans l'environnement de la comète, et l'interaction avec le vent solaire ...

La caméra était endommagée, mais huit expériences ayant survécu à la traversée de la chevelure, l'ESA décida donc de mettre Giotto en hibernation le 2 avril, dans l'attente de la mission GEM (Giotto Extended Mission). Au printemps 1990 la sonde fut remise en marche dans le but d'effectuer cette nouvelle mission, rencontrer la comète Grigg-Skjellerup. La rencontre eut lieu le 10 juillet 1992, après avoir "rasé" la Terre à 22 730 km d'altitude, afin de changer son orbite par assistance gravitationnelle, et trois corrections d'orbite. La sonde passa à seulement 200 km du noyau de la comète et traversa la queue à la vitesse de 14 km/s. Cette nouvelle mission permit d'effectuer une précieuse comparaison entre les deux comètes.

 

A noter que la Cité des sciences et de l'industrie, inaugurée par François Mitterand, a ouvert ses portes pour la première fois à l'occasion de cette rencontre entre la sonde astronomique Giotto et la Comète de Halley.