Six minutes de chute libre, un léger impact sur l'astéroïde puis 11 minutes de rebond jusqu'à ce qu'il s'immobilise. Voilà comment, aux premières heures du 3 octobre 2018, le voyage de l'atterrisseur d'astéroïdes MASCOT a commencé sur l'astéroïde Ryugu - une terre pleine de merveilles, mystère et défis. Quelque 17 heures d'exploration scientifique ont suivi cette première "balade" sur l'astéroïde de près de 900 mètres de diamètre. L'atterrisseur était commandé et contrôlé depuis le centre de contrôle MASCOT du site du Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) à Cologne en présence d'équipes scientifiques allemandes, France et Japon. MASCOT a dépassé toutes les attentes et a réalisé ses quatre expériences à plusieurs endroits sur l'astéroïde. Jamais auparavant dans l'histoire des vols spatiaux un corps du système solaire n'avait été exploré de cette manière. Il est désormais possible de tracer avec précision la trajectoire de MASCOT sur la surface de Ryugu à partir des données d'images de la sonde spatiale japonaise Hayabusa2 et des images et données de l'atterrisseur.

« Ce succès a été possible grâce à une technologie robotique de pointe, planification à long terme et coopération internationale intensive entre les scientifiques et les ingénieurs des trois nations spatiales Japon, France et Allemagne, " dit Hansjörg Dittus, Membre du conseil d'administration du DLR pour la recherche et la technologie spatiales à propos de cette étape importante dans l'exploration du système solaire. "Nous sommes fiers de la façon dont MASCOT a réussi à se frayer un chemin à travers l'astéroïde Ryugu sur des rochers et des rochers et à envoyer autant de données sur sa composition à la Terre, ", explique la présidente du DLR Pascale Ehrenfreund.

MASCOT n'avait pas de système de propulsion et a atterri en chute libre. Six minutes après s'être séparé d'Hayabusa2, et suivant la fin d'une trajectoire balistique, le module d'atterrissage a établi son premier contact avec l'astéroïde Ryugu. À la surface, MASCOT se déplaçait grâce à l'activation d'un bras oscillant en tungstène accéléré et décéléré par un moteur. Cela a permis à MASCOT d'être repositionné du côté « correct » ou même d'effectuer des sauts sur la surface de l'astéroïde. L'attraction gravitationnelle sur Ryugu n'est qu'un 66, 500e de la Terre, le peu d'élan fourni a donc suffi :une innovation technologique pour une forme inhabituelle de mobilité sur une surface d'astéroïde utilisée pour la première fois dans l'histoire du voyage spatial dans le cadre de la mission Hayabusa2.

À travers une rocaille pleine de rochers rugueux et pas de surfaces planes

Pour reconstruire le chemin de MASCOT à travers la surface de Ryugu, les caméras à bord de la sonde mère Hayabusa2 étaient dirigées vers l'astéroïde. Les caméras de navigation optique (ONC) ont capturé la chute libre de l'atterrisseur en plusieurs images, détecté son ombre au sol pendant la phase de vol, et enfin identifié MASCOT directement en surface sur plusieurs images. Le motif des innombrables rochers répartis à la surface pouvait également être vu dans la direction de l'horizon respectif sur des photographies obliques de la caméra DLR MASCAM de l'atterrisseur. La combinaison de ces informations a déverrouillé le chemin unique tracé par l'atterrisseur.

Après le premier impact, MASCOT rebondit doucement sur un gros bloc, touché le sol environ huit fois, puis s'est retrouvé dans une position de repos défavorable aux mesures. Après avoir commandé et exécuté une manœuvre de correction spécialement préparée, MASCOT s'arrêta une seconde fois. L'emplacement exact de cette deuxième position est encore en cours de détermination. Là, l'atterrisseur a effectué des mesures détaillées pendant un jour et une nuit d'astéroïde. Cela a été suivi d'un petit « mini-déplacement » pour fournir au spectromètre MicrOmega des conditions encore meilleures pour mesurer la composition du matériau astéroïde.

Finalement, MASCOT s'est mis en mouvement une dernière fois pour un plus grand saut. Au dernier endroit, il a effectué quelques mesures supplémentaires avant le début de la troisième nuit sur l'astéroïde, et le contact avec Hayabusa2 a été perdu car le vaisseau spatial s'était déplacé hors de vue. Le dernier signal de MASCOT a atteint la sonde mère à 21h04 CEST. La mission était terminée. "Nous nous attendions à moins de 16 heures d'autonomie à cause de la nuit froide, explique Tra-Mi Ho, chef de projet MASCOT, du DLR Institute of Space Systems. "Après tout, nous avons pu faire fonctionner MASCOT pendant plus d'une heure supplémentaire, même jusqu'à ce que l'ombre radio commence, ce qui a été un grand succès. » Au cours de la mission, l'équipe a nommé le site d'atterrissage de MASCOT (MA-9) 'Alice's Wonderland', d'après le livre éponyme de Lewis Carroll (1832-1898).

Un vrai pays des merveilles

Après avoir reconstitué les événements qui se sont déroulés sur l'astéroïde Ryugu, les scientifiques sont maintenant occupés à analyser les premiers résultats des données et images acquises. "Ce que nous avons vu de loin nous a déjà donné une idée de ce à quoi cela pourrait ressembler à la surface, " rapporte Ralf Jaumann du DLR Institute of Planetary Research et directeur scientifique de la mission MASCOT. " En effet, c'est encore plus fou en surface que prévu. Tout est recouvert de blocs bruts et parsemé de rochers. À quel point ces blocs sont-ils compacts et de quoi ils sont composés, nous ne savons toujours pas. Mais ce qui était le plus surprenant, c'est que les grandes accumulations de matériaux fins sont introuvables - et nous ne nous attendions pas à cela. Nous devons enquêter sur cela dans les prochaines semaines, parce que l'altération cosmique aurait dû produire de la matière fine, " poursuit Jaumann.

« MASCOT a livré exactement ce que nous attendions :une 'extension' de la sonde spatiale à la surface de Ryugu et des mesures directes sur site, " dit Tra-Mi Ho. Maintenant, il y a des mesures sur tout le spectre, des courbes de lumière du télescope de la Terre à la télédétection avec Hayabusa2 en passant par les découvertes microscopiques de MASCOT. "Cela sera d'une importance énorme pour la caractérisation de cette classe d'astéroïdes, " souligne Jaumann.

Ryugu est un astéroïde de type C – un représentant riche en carbone des corps les plus anciens du système solaire vieux de quatre milliards et demi d'années. C'est un élément 'primordial' de la formation des planètes, et l'un des 17, 000 astéroïdes géocroiseurs connus.

Sur Terre, il y a des météorites avec une composition qui pourrait être similaire à celle de Ryugu, qui se trouvent dans la chaîne de Murchison, Australie. Cependant, Matthias Grott du DLR Institute of Planetary Research et responsable de l'expérience du radiomètre MARA est sceptique quant à savoir si ces météorites sont réellement représentatives de Ryugu en termes de leurs propriétés physiques :« Les météorites telles que celles trouvées à Murchison sont plutôt massives. Cependant, nos données MARA suggèrent que le matériel sur Ryugu est légèrement plus poreux. Les enquêtes ne font que commencer, mais il est plausible de supposer que de petits fragments de Ryugu ne survivraient pas intacts à l'entrée dans l'atmosphère terrestre."

A propos de la mission Hayabusa2 et MASCOT

Hayabusa2 est une mission de l'agence spatiale japonaise (Japan Aerospace Exploration Agency; JAXA) sur l'astéroïde proche de la Terre Ryugu. L'atterrisseur franco-allemand MASCOT à bord de Hayabusa2 a été développé par le Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) et construit en étroite collaboration avec l'agence spatiale française CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). DLR, l'Institut d'Astrophysique Spatiale et l'Université Technique de Braunschweig ont contribué aux expériences scientifiques à bord de MASCOT. L'atterrisseur MASCOT et ses expériences sont opérés et contrôlés par le DLR avec le soutien du CNES et en interaction constante avec l'équipe Hayabusa2.

L'Institut des systèmes spatiaux du DLR à Brême était responsable du développement et des tests de l'atterrisseur en collaboration avec le CNES. Le DLR Institute of Composite Structures and Adaptive Systems à Braunschweig était responsable de la structure stable de l'atterrisseur. Le centre de robotique et de mécatronique du DLR à Oberpfaffenhofen a développé le bras oscillant qui permet à MASCOT de sauter sur l'astéroïde. Le Das DLR Institute of Planetary Research de Berlin a fourni la caméra MASCAM et le radiomètre MARA. L'atterrisseur d'astéroïdes est surveillé et exploité depuis le centre de contrôle MASCOT dans le centre d'assistance aux utilisateurs en microgravité (MUSC) sur le site du DLR à Cologne.