Comète Borelli

Les comètes sont les objets les plus erratiques du système solaire. Leurs orbites sont modifiées par d’autres planètes et par la force de leurs queues, leurs contours changeant avec chaque kilogramme de gaz vaporisé. Il s’avère que leur existence même est également impermanente. La comète 19P/Borelli a expliqué pourquoi la plupart des comètes ont la forme d’une quille de bowling, et comment cela menace de les détruire.

Caractéristiques de Borelli

La sonde Deep Space 1 a fait une découverte déterminante dans l’étude des comètes. Après l’étude des comètes Tempel 1 et Churyumov-Gerasimenko, nous en savons beaucoup sur les comètes. Mais en 2001, le noyau de la comète Borelli est devenu le deuxième noyau de comète jamais observé depuis la Terre. Auparavant, les astronomes n’avaient pu étudier le noyau de la comète de Halley qu’à l’aide des sondes soviétiques Vega-1 et Vega-2, ainsi que de la sonde spatiale Giotto.

Mais les sondes pionnières ont été construites dans les années 1980. La puissance de Deep Space, conçue presque au XXIe siècle, a littéralement levé le voile devant les yeux des scientifiques. Les caractéristiques complètes de la comète Borelli ont été révélées :

• La masse de Borelli n’est que de 2×10 13 kilogrammes, avec une section transversale de 2,4 kilomètres et une longueur de 8 kilomètres. C’est peu, car la comète de Halley est deux fois plus grosse et deux à dix fois plus lourde.
• En raison du grand nombre d’interstices entre les particules de poussière et les chambres vides de glace vaporisées lors de l’approche du Soleil, la densité finale de la comète de Borelli est de 0,3 g/cm 3, soit seulement deux fois la densité du bouchon de liège.
• Ceci est dû aux particularités de la structure de Borelli. Comme beaucoup de comètes, elle est un «tas de décombres» — un tas de petites roches et de régolithe, des miettes de roches, contenues autour d’un monolithe-centre lourd mais petit. Dans le cas d’un noyau de comète, le rôle d’un tel centre est joué par la glace qu’il contient. Cela a été prouvé plus tard, en 2005, lorsque la sonde Deep Impact s’est rendue au centre de la comète Tempel 1.
• Les caractéristiques orbitales de la comète sont les données les plus anciennes et les plus précises obtenues par les astronomes. Borelli appartient à la famille des comètes de Jupiter — elles tournent vers le Soleil dans la zone d’influence de celui-ci. Ces comètes ont la période de passage la plus courte de leur trajectoire — Borelli s’approche du Soleil une fois tous les sept ans, faisant ainsi partie des comètes à courte période.
• Comme la plupart des comètes de cette famille, Borelli est relativement récente — elle n’a que 100 ans. Lors de la naissance du système solaire, les comètes capturées par Jupiter se trouvaient entre Uranus et Neptune. En déterminant leurs orbites, les planètes ont dispersé un grand disque cométaire dans différentes directions. Certaines comètes se sont envolées vers la périphérie du système solaire, vers la ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort, tandis que d’autres ont été attirées par les planètes du groupe extérieur. Les orbites de ces comètes sont les plus erratiques : sous l’influence de la gravité des planètes géantes, elles changent souvent de période d’un an ou deux, ce qui équivaut à des déplacements de dizaines de millions de kilomètres.
• L’albédo de la comète, c’est-à-dire la réflectivité de la lumière, est très faible dans Borelli : seulement 0,04%. Borelli est donc plus sombre que le goudron, une caractéristique typique de la plupart des comètes. Cette faible luminosité est la raison pour laquelle les comètes forment des queues de gaz : la surface noire de la comète absorbe plus d’énergie solaire, ce qui chauffe le noyau et fait bouillir les dépôts de glace sous la surface.

L’orbite de la comète Borelli

La spécificité des données obtenues sur Borelli a été déterminée par le fait que la sonde «Deep Space» l’a observée lors de son passage au périhélie — le point le plus proche du Soleil. La queue et la coma de la comète — qui l’enveloppe d’un nuage de poussière et de gaz — atteignent à ce moment-là leur plus grande taille, et il n’y a pratiquement pas de glace à la surface. Aucune glace n’a été trouvée sur la couche externe de Borelli non plus. En outre, les microparticules présentes dans la queue de la comète sont capables de pénétrer même le métal — la sonde européenne «Giotto», qui s’est risquée à voler vers la comète de Halley à une distance de 600 kilomètres, a été gravement endommagée. C’est pourquoi «Deep Space» n’a pas approché Borelli à moins de 2 490 kilomètres. Mais c’était suffisant.

La découverte et l’exploration de Borelli

La phase primaire

La comète a été découverte par le Français Alfonso Borelli en 1904, lors d’une recherche planifiée de comètes à l’observatoire de Marseille. Borelli a consacré plus d’un demi-siècle à l’astronomie. À l’exception des articles scientifiques qu’il a rédigés, il a notamment découvert 7 comètes et 18 astéroïdes. Les services rendus par le scientifique ont été récompensés par les prix Latand et Walz de l’Académie française des sciences. L’astéroïde (1539) Borelli a également été nommé en son honneur.

L’étape moderne

Après sa découverte, la comète Borelli a continué à être observée régulièrement par les astronomes. Sa période, sa durée de rotation autour de son axe, 25 heures, et son degré d’activité ont été calculés. Les télescopes spatiaux ont analysé le spectre d’émission de la queue et de la coma de Borelli. Les scientifiques ont ainsi découvert que la composition des roches de la comète est relativement pauvre en carbone et que des matières organiques telles que l’ammoniac sont présentes.

Mais cette composition n’était qu’approximative : la queue de la comète ne représente qu’un millionième de la masse de la comète elle-même, et ne contient pas grand-chose de la composition réelle. Sans échantillon de matière cométaire, il est impossible de juger de la matière — ou du moins sans une image nette du noyau. La sonde Deep Space 1 s’est chargée de fournir cette dernière.

Sonde «Deep Space 1»

La sonde Deep Space 1 sur fond de comète Borelli.

La mission initiale de Deep Space, lancée en 1998, était de survoler et d’explorer l’astéroïde (9969) Breil. Cependant, les scientifiques estiment que les données scientifiques les plus précieuses ont été recueillies lors du survol de la comète Borelli. L’équipe de Deep Space a non seulement réussi à faire face à des difficultés de navigation imprévues, mais elle a également franchi la comète sans la moindre protection contre la poussière cométaire.

Deep Space est également remarquable d’un point de vue technique : c’est le premier vaisseau spatial de l’histoire à utiliser un moteur ionique. Les moteurs «chimiques» classiques sont basés sur la réaction d’oxydation, c’est-à-dire sur la combustion conventionnelle du carburant. Outre le carburant, l’oxygène est également nécessaire à la combustion. Cela rend tout moteur chimique encombrant et réduit la quantité de charge utile, comme les cellules de mémoire ou la défense contre les particules spatiales.

Un moteur ionique n’utilise que des gaz nobles légers, comme le néon, et un champ électrique pour accélérer leurs particules. Une ampoule à lumière du jour fonctionne de la même manière : l’électricité n’accélère pas le gaz qu’elle contient, mais le traverse, générant ainsi de la lumière. Le moteur ionique est moins puissant que le moteur classique, mais sa durée de vie est plus longue et il est plus compact. Il a joué un rôle important dans la mission Deep Space.

Le survol de Deep Space 1.

Jets sortant d’une comète

Malgré tous ces obstacles, le 22 septembre 2001, Deep Space a survolé la comète à une distance de 2 490 kilomètres. Tous les instruments scientifiques de la sonde ont été utilisés : la magnétosphère de Borelli a été analysée, ainsi que les particules ioniques de la coma et de la queue de la comète. Des images monochromes et spectrales de Borelli ont également été prises. Peu de photos ont été prises. Il y a plusieurs raisons à cela :

• Le Soleil était à angle droit par rapport à l’appareil et à la comète. Cela a limité la portée possible des images, mais a permis d’obtenir plus de données — ce qui était important pour le détail moyen de 100 mètres par pixel.
• L’appareil photo ne pouvait prendre qu’une image toutes les 30 secondes. Pendant 20 secondes, l’image était transférée du capteur numérique à l’ordinateur, et pendant 10 secondes supplémentaires, elle était compressée et traitée par le logiciel.
• «Deep Space» n’a pas pu se tourner vers Borelli après le survol pour prendre des photos alors qu’il s’éloignait de la comète. La raison en est le manque de carburant dans le moteur chimique. Par souci d’économie, il n’a été utilisé que pour faire tourner le véhicule autour de son axe — y compris pour orienter l’antenne de Deep Space vers la Terre. Chaque gramme de carburant coûtant la perte de la communication avec la sonde, les scientifiques ont décidé de ne pas prendre ce risque.

Et même dans des conditions aussi limitées, la sonde a réussi à prendre des photos de 45 mètres de la surface de la comète à un seul pixel — deux fois plus détaillées que prévu ! La magnétométrie de Borelli a également été couronnée de succès, bien qu’elle soit totalement artisanale — elle a utilisé des instruments installés à l’origine pour calibrer les moteurs ioniques. «Deep Space» s’est acquitté de sa tâche de manière satisfaisante — selon les estimations des astronomes, il a dépassé trois fois le plan prévu.

Caractéristiques de Borelli

Image de la comète reçue lors d’un survol rapproché

Comme nous l’avons déjà mentionné, les résultats des recherches de Borelli ont révolutionné les idées sur les comètes à leur époque. C’était seulement le deuxième noyau cométaire de l’histoire à être imagé, et le premier à être étudié de manière aussi détaillée. Aujourd’hui, après le premier atterrissage en douceur d’une sonde sur la comète Churyumov-Gerasimenko, bon nombre des mystères de la comète Borelli sont devenus monnaie courante pour les astronomes. Pourtant, Borelli présente encore des particularités :

• Les astrophysiciens ont découvert que le champ magnétique de la comète est fortement décalé du côté opposé au Soleil, tout comme la coma de Borelli. Cependant, certains des sites de dégazage de Borelli étaient orientés en direction du luminaire, ce qui ne correspond pas au concept actuel des comètes.
• La surface de la comète Borelli présente de nombreux sillons et crêtes montagneuses, signes de l’érosion cosmique, intensifiée par l’évaporation de la glace sur la comète. Mais la principale source de poussière de la comète Borelli n’est pas ces sillons et ces crêtes : elle est alimentée par des zones lisses sur les côtés de la comète. Sur la comète, les astronomes ont également trouvé un cratère assez large.
• Le «cou» de Borelli, qui donne à la comète l’aspect d’une quille de bowling ou d’une empreinte humaine, est l’épicentre du dégazage. Lors de l’approche de la sonde, trois puissantes explosions du noyau, des jets selon la terminologie astrophysique, ont été détectées dans ce secteur. Le cou de la comète est également couvert de puits profonds. Le dégazage actif et le déplacement magnétique de la comète conduiront tôt ou tard à l’effondrement de l’isthme — et la «tête» de Borelli se détachera du noyau.
• Un tel processus est typique de nombreuses comètes — par exemple, Hartley-2 et Halley ont une forme similaire, indiquant un «broyage» progressif du noyau de la comète. Mais Borelli présente un autre signe de destruction imminente : de grandes fissures. Une fois trop proche du Soleil, la comète de Borelli pourrait se briser en morceaux sous la pression intérieure.

Un dernier fait intéressant est que la sonde Deep Space était un vaisseau spatial très bon marché. Avec le lancement depuis le port spatial et les salaires du personnel, le projet a coûté 150 millions de dollars.

Date de publication: 12-26-2023

Mettre à jour la date: 12-26-2023