Le journal du cnrs numéro 21 Avril 2008

Astronomie Une pause photo pour Rosetta

Début septembre, la sonde européenne Rosetta, qui file à toute vitesse vers une comète, a survolé l'astéroïde Steins. Une étape qui a permis de vérifier ses bonnes performances, mais qui devrait aussi s'avérer riche en enseignements scientifiques. Tout va bien sur Rosetta ! La fameuse sonde de l'Agence spatiale européenne (ESA) a passé, le 5 septembre dernier, un test en forme de répétition générale qui a permis de vérifier son bon fonctionnement. Consistant à survoler et à observer un petit astéroïde filant à plus de 360 millions de kilomètres de la Terre, l'épreuve a permis de confirmer la qualité exceptionnelle des instruments de bord, dont certains ont été conçus avec le concours du CNRS.Lancée en 2004, Rosetta est une mission au long cours. L'engin spatial a, en effet, été prévu pour voyager plus de dix ans à travers l'espace avant de se placer en orbite pour plusieurs mois autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenk et d'y déposer un atterrisseur. Cette passionnante aventure ouvrira la voie à une meilleure connaissance de cette famille d'objets créés au sein de la nébuleuse primitive d'où est né notre système solaire voici 4,55 milliards d'années. Mais pour parvenir à ses fins, la sonde devra disposer de suffisamment de carburant propergol pour effectuer ses manœuvres lorsqu'elle arrivera en vue de l'astre. C'est pourquoi seuls deux rendez-vous avec des corps célestes ont été programmés au cours de ce gigantesque périple de 6,5 milliards de kilomètres que Rosetta est contrainte d'effectuer en partie en état d'hibernation. C'est la première de ces rencontres qui a eu lieu le 5 septembre dernier. Ce jour-là, à 18 h 58 (en temps universel), Rosetta a survolé à 800 kilomètres d'altitude l'un des membres de la ceinture de milliers d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Connu sous le nom de 2867 Steins, ce bloc irrégulier dont la forme – photographiée pour la première fois par Rosetta – rappelle celle d'un diamant, était scruté depuis environ un mois par les stations au sol et l'un des appareils les plus sophistiqués de la sonde : la caméra haute résolution (NAC – narrow angle camera) de l'instrument Osiris, conçue et réalisée sous la responsabilité du Laboratoire d'astrophysique de Marseille (LAM) (Laboratoire CNRS Université Aix-Marseille 1). Grâce aux données recueillies dans le visible et dans le proche infrarouge et ultraviolet par le dispositif, les astronomes avaient pu établir l'orbite exacte, la forme approximative et la période de rotation de ce roc afin de préparer les manœuvres d'approche. Au cours du survol, effectué à une vitesse relative de 8,6 km/s (31 000 km/h), d'autres instruments de la sonde et de l'atterrisseur Philae ont été mis à contribution. Si leurs observations sont encore en cours d'interprétation, le spectromètre haute résolution Virtis, construit et intégré au Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Lesia) Laboratoire CNRS Observatoire de Paris Université Paris 6 et 7) – et qui a parfaitement fonctionné tout au long de l'opération – devrait en tout cas permettre aux chercheurs de préciser la composition, encore largement inconnue, de la surface de cet astre. Car 2867 Steins n'est pas un objet tout à fait anodin. Ce caillou d'environ 5 km de diamètre et au relief accidenté appartient, en effet, à une famille d'astéroïdes dits de classe E dont seuls une vingtaine de membres ont été répertoriés jusqu'ici. Les astronomes voudraient préciser dans quelles conditions il a été créé, son âge et son histoire. Des informations dont les spécialistes cherchent à se faire une idée plus précise en étudiant les 23 cratères – dont deux font plus de deux kilomètres de diamètre et sept forment un curieux alignement qui intrigue les chercheurs – visibles sur les images de la NAC, qui couvrent près de 60 % de la surface.

Vahé Ter Minassian

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Mécanique L'oiseau qui maîtrisait les fluides

Après avoir tourné comme une toupie pour faire remonter la nourriture à la surface de l'eau, le phalarope, oiseau du Nord-Ouest américain, y plonge son bec et prélève… une seule et unique goutte d'eau. Là, comme par magie, la goutte est propulsée à la verticale et remonte le long du bec vers son gosier. Les petits crustacés prisonniers de la gouttelette sont avalés, et le bec replonge. Ainsi de suite, à la vitesse de deux gouttes par seconde. Étonnés par ce mode d'alimentation au goutte-à-goutte, Manu Prakash et John Bush, du Massachusetts Institute of Technology, à Cambridge, associés à David Quéré, du Laboratoire de physique et mécanique des milieux hétérogènes (PPMH) (Laboratoire CNRS ESPCI Universités Paris 6 et 7), à Paris, sont parvenus à expliquer comment le liquide défiait avec autant d'aisance la pesanteur. C'est en fabriquant un bec artificiel similaire à celui du phalarope, une petite pince filiforme de 2 cm de long, que les chercheurs ont décomposé le mouvement. Première observation : la forme asymétrique du bec provoque l'aspiration spontanée du liquide de sa pointe vers sa base, plus fermée. C'est ce qu'on appelle l'aspiration capillaire. Mais si une goutte d'huile, très glissante, se déplace sans obstacle, une goutte d'eau a plus de mal à bouger. « Les surfaces solides sont généralement hétérogènes, avec des défauts. L'eau, comme sur une vitre, va s'y accrocher et résister à la force capillaire », décrit David Quéré. Et, une chance pour l'oiseau, à la pesanteur aussi. Ainsi, même à la verticale, la goutte d'eau ne retombe pas. En revanche, pour avancer vers le gosier, elle a besoin d'un petit coup de pouce. Le secret ? D'infimes mouvements d'ouverture et de fermeture du bec. « Quand on écrase suffisamment fort les deux lames de la pince, la goutte se décroche des défauts, et quand on relâche, son centre de gravité se déplace vers l'endroit le plus fin », explique David Quéré. Lorsque le mouvement et les angles d'ouverture et de fermeture sont optimisés, la goutte parcourt le bec artificiel en seulement 2 ou 3 cycles et moins de 0,5 seconde. « C'est exactement ce que fait le phalarope ! Il semblerait donc que le petit mouvement vibratile de son bec soit optimisé et qu'il ait une précision de l'ordre du degré », s'émerveille David Quéré. Satisfaits d'avoir percé le secret du phalarope, les chercheurs espèrent maintenant utiliser ce mode de propulsion pour guider des liquides dans des systèmes microfluidiques.

Laurianne Geffroy

Contact David Quéré, [e-mail]

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