Document : les coulisses de l’atterrissage sur un astéroïde, racontées par Patrick Michel

Patrick Michel, spécialiste des astéroïdes et membre de l’équipe Hayabusa 2. © Observ. de la Cote d‘Azur/Jaxa
Il y a juste un an, le 21 février 2019, la sonde Hayabusa 2 réussit l’exploit d’aller collecter des échantillons à la surface de l’astéroïde Ryugu. L’astrophysicien Patrick Michel, seul Européen présent dans la salle de contrôle de la mission japonaise, revient sur ce moment unique de l’exploration spatiale.

C’était le point culminant de la mission Hayabusa 2 : le 21 février 2019, la sonde japonaise lancée en décembre 2014 plonge récolter quelques milligrammes de matière à la surface de l’astéroïde Ryugu. Une opération à haut risque : l’engin de 6 m de large doit éviter toute collision entre ses panneaux solaires et le corps céleste. Pour cela, Hayabusa 2 est équipée d’une « trompe » de 50 cm de long et d’un dispositif ingénieux. Au moment où ses capteurs détectent qu’elle frôle le sol de l’astéroïde, un projectile en tantale est tiré dans le sol, et la sonde allume ses moteurs pour remonter, avec un seul espoir : que des morceaux de matière projetés en tout sens rebondissent dans la « trompe » et viennent se ficher dans un boîtier, expédié ensuite vers la Terre.

À l’approche de cette mécanique complexe, les équipes japonaises ne bénéficiaient pas d’un extraordinaire capital confiance. Une décennie plus tôt, la première sonde Hayabusa avait souffert de nombreux problèmes, lors de sa collecte d’échantillons sur l’astéroïde Itokawa. Au point que l’opération avait bien failli faire échouer l’ensemble de la mission.

Difficile de se poser sur l’astéroïde Ryugu : sa surface est très chaotique. © Jaxa

Cette fois, une difficulté supplémentaire avait surgi : lorsque Hayabusa 2 était arrivée à proximité de Ryugu à l’été 2018, les scientifiques avaient découvert que l’ensemble de la surface était couvert de roches inégales sans le moindre « site d’atterrissage » sans danger… Patrick Michel, astronome à l’observatoire de la Côte d’Azur, responsable de la mission Hera, associé à la mission Osiris-Rex et à Hayabusa 2, était dans la salle de contrôle de la sonde. Il raconte :

« Après les observations, la stratégie de descente a dû être entièrement revue pour atterrir dans une zone large de 6 m — qui était la largeur maximale trouvée sans présence de gros rochers —, alors que la précision à l’atterrissage initialement prévue était de plusieurs dizaines de mètres. Cela démontre la grande capacité d’adaptation dans ces missions spatiales, car nos hypothèses sont bien souvent remises en cause. Les ingénieurs ont fait un travail extraordinaire pendant les mois précédant la récolte pour revoir entièrement leur stratégie. »

Descente à haut risque

Après de nombreuses descentes proches de la surface pour y déposer des robots comme le franco-allemand Mascot, Hayabusa 2 a réalisé plusieurs approches de son premier site d’échantillonnage, en y larguant son premier « marqueur de cible », une sphère de la taille d’une balle de tennis couverte d’une surface réfléchissante. Sur cet astéroïde plus sombre que le charbon, c’est un atout déterminant : la sonde peut, dans les derniers mètres de son approche, se repérer grâce à son marqueur de cible plutôt que d’employer sa puissance de calcul à analyser des images de la surface.

Le 20 février 2019 (le 21, à 7 h 15 au Japon), la descente commence. Ou plutôt, aurait dû commencer. Les plans les mieux préparés peuvent parfois se heurter aux problèmes les plus inattendus, comme l’explique Patrick Michel : « L’équipe a identifié que la position du satellite était différente de celle supposée. Du coup, la descente a été retardée pour vérifier le problème et confirmer que le satellite fonctionnait normalement. J’ai pu ainsi constater la capacité d’adaptation de l’équipe en temps réel, face à un problème inattendu, et la rapidité avec laquelle ils ont su le gérer. »

« Puisque l’horaire de la récolte était déjà décidé, il a fallu augmenter la vitesse de descente pour rattraper le retard »

Si l’opération prenait trop de temps, il aurait fallu annuler toute la procédure. « Après un travail (et un stress) intense, le problème venait d’un léger décalage dans le chronométrage de l’opération par le programme de guidage utilisé pour la descente. L’équipe a alors ajusté ce chronométrage et confirmé que la séquence pouvait reprendre sans problème. Cette procédure a généré une nouvelle trajectoire de descente, 5 heures après le démarrage prévu… Cela faisait partie de l’entraînement de l’équipe, mais cette fois, ce n’était plus un exercice ! Puisque l’horaire de la récolte était déjà décidé, il a fallu augmenter la vitesse de descente pour rattraper le temps perdu. »

Une fois de plus, l’équipe s’adapte avec calme malgré les enjeux, et tout rentre dans l’ordre. La descente, elle, se déroule finalement comme prévu : de longues heures de patience avant d’arriver juste au-dessus de la surface et de donner le « go » à Hayabusa 2, qui effectue seule toutes les dernières manœuvres : avec 17 minutes-lumière de trajet pour lui envoyer une commande, impossible de piloter la sonde à distance.

Un moment exceptionnel dans la carrière d’un chercheur

Dans la salle de contrôle, la pression monte : « C’était un moment extraordinaire, très rare dans la carrière d’un chercheur ! Je me suis senti chanceux et honoré, d’autant que j’étais le seul non-Japonais autorisé dans la salle d’opération au moment de la récolte, avant la photo finale célébrant le succès en appelant toutes les personnes présentes à l’extérieur. Je suis en effet membre de l’équipe chargée du mécanisme de récolte et il y avait une grosse tension, car la récupération de ces échantillons est l’opération la plus critique et l’objectif principal de la mission. Comme les opérations ont duré 24 heures depuis le début de la descente jusqu’à la récolte, la tension s’est mélangée à la fatigue, ce qui ajoutait à l’émotion d’être acteur de ce moment historique. »

« Je me suis senti chanceux et honoré, d’autant que j’étais le seul non-Japonais autorisé dans la salle d’opération »

« Peu avant la récolte, j’étais en interview avec les responsables de la mission sur la télévision de la Jaxa [l’agence spatiale japonaise], retransmise en direct, et nous avions prévu de faire cela quelques minutes avant l’opération elle-même pour préparer les spectateurs qui pouvaient suivre les événements en direct. Et à ma grande surprise, c’est pendant l’interview que nous avons entendu derrière nous dans la salle d’opération des cris de joie, car le signal avait déjà été reçu indiquant que la sonde était en train de repartir de Ryugu saine et sauve, et que le projectile utilisé pour faire la récolte avait bien été tiré. »

L’émotion, et maintenant l’attente

« Cependant, nous n’avions encore aucune image de ce qui s’était passé, seulement des données de télémesure indiquant que la sonde retournait à sa position de “parking”, à 20 kilomètres de la surface. Les premières images étaient attendues quelques heures plus tard, et ces heures furent parmi les plus longues de ma carrière. J’attendais avec impatience de découvrir ce qui s’était vraiment passé et de savoir si les échantillons avaient bien été récoltés. Pour patienter, je suis sorti et j’ai marché longuement aux alentours du centre des opérations, dans la banlieue de Tokyo que je connais par cœur, une nuit sans sommeil dans les jambes, puis je suis revenu au centre discuter avec des collègues aussi fatigués que moi. »

Vidéo de la collecte d’échantillons. © Jaxa

« Soudain, des cris de joie et d’enthousiasme dans une salle voisine nous ont alertés. En y entrant, nous avons vu les premières images de ce moment historique, où Hayabusa 2 s’approche très lentement de la surface (10 cm/s), touche le sol une seconde, puis remonte ! Et c’est là que l’émotion fut à son comble, car on observe sur ces images du départ d’Hayabusa 2 une quantité énorme de poussière s’élever, produite à la fois par la récolte et les propulseurs utilisés pour faire remonter la sonde. »

« À ce moment-là, nous savions que l’opération tout entière était un succès, et que très certainement, des échantillons avaient été récupérés ! Nous nous sommes alors autorisé une célébration avec une bière très particulière, spécialement préparée pour l’événement et judicieusement appelée Hayabusa 2 Touch-down ». Aucun doute, elle devait avoir le goût du succès. La sonde a officiellement réussi son opération le 21 février juste avant 23 h TU.

Kanpaï ! L’équipe d'Hayabusa2 célèbre sa réussite avec une bière spécialement créée pour l’événement. © P. Michel

Aujourd’hui, un an plus tard, Hayabusa 2 est sur le trajet du retour. Après une année 2019 audacieuse chargée de réussites (le bombardement de l’astéroïde en avril, la seconde récolte d’échantillons en juillet, les dernières observations et largages à l’automne), la sonde japonaise a allumé ses moteurs et revient vers la Terre. Arrivée prévue : décembre 2020. À une date qui n’est pas encore connue, la mission va éjecter une petite capsule qui traversera l’atmosphère pour se poser dans le désert australien sous un parachute. Elle sera ensuite emportée sur le campus japonais de Sagamihara. Les chercheurs pourront alors observer le résultat de cette aventure technique et humaine et étudier, des années durant, les fruits de cette exotique récolte.

Le résumé de la mission Hayabusa 2.

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