Philae est un atterrisseur de l'Agence spatiale européenne transporté à quelque de la Terre par la sonde spatiale Rosetta jusqu'à ce qu'il se pose sur la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko le , plus de dix ans après avoir quitté la Terre.

Il s'agit du premier atterrissage contrôlé sur un noyau cométaire. Ses instruments envoient les premières images jamais obtenues depuis la surface d'une comète. et devraient permettre de faire la première analyse de la composition du noyau de la comète.

En raison de la défaillance du propulseur qui devait plaquer Philae au sol qui ne s'est pas déclenché, et de celle des deux harpons qui devaient l'ancrer au sol qui ne se sont pas déployés, le robot a rebondi deux fois avant de se stabiliser à environ un kilomètre du site initialement prévu, en position quasi verticale. Pour cette raison, les deux instruments de mesure destinés à l'analyse du sol ne sont pas immédiatement mis en service, les scientifiques ayant dans un premier temps préféré éviter de provoquer un rebond ou une rotation du module. En effet, l'attraction gravitationnelle de la comète étant très inférieure à celle de la Terre, les cent kilos terrestres de Philae donnent sur la comète un poids équivalent à un objet d'une masse d'un gramme sur TerreNathaniel Herzberg, « Philae : ce qui marche, ce qui ne marche pas », Le Monde, édité et consulté le 13 novembre 2014..

Le à , malgré des inquiétudes quant à son autonomie initiale de , le contact est rétabli avec Philae. Les données reçues indiquent qu'il a conduit avec succès le tout premier forage dans un noyau cométaire. Afin d'optimiser son ensoleillement, le robot est soulevé de et une rotation de sur lui-même est opérée. Cependant, cette manœuvre ne suffit pas à recharger les batteries dans l'immédiat et Philae reste en hibernation dans l'attente de meilleures conditions.. La comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko passant au périhélie en , les conditions d'ensoleillement évoluent favorablement au cours des mois suivants.

Le , Philae est entré en communication avec Rosetta pendant environ deux minutes vers et a transmis une quarantaine de secondes de données qui ont été captées par Rosetta qui survolait alors l'atterrisseur à vingt kilomètres d'altitude.. Une manœuvre de la sonde a aussitôt été programmée pour lui permettre de survoler à nouveau l'atterrisseur. L’atterrisseur a réussi à communiquer quelques fois avec Rosetta jusqu'au , date à partir de laquelle il est resté silencieux.

Le à , l'interface de Rosetta utilisée pour les communications entre elle et Philae, le , a été éteinte pour économiser de l'énergie, empêchant définitivement toute communication avec Philae.. Le , Philae a été retrouvé par Rosetta qui était à du noyau cométaire, à l'endroit prédit par le Centre national d'études spatiales (CNES).

Caractéristiques techniques vignette|gauche|upright=1|Maquette de l'atterrisseur Philae.

L'atterrisseur Philae s'est posé le sur le noyau de la comète pour étudier les caractéristiques de celui-ci à l'aide des dix instruments scientifiques dont il dispose. Il se présente sous la forme d'un cylindre polygonal d'un mètre de diamètre pour de haut et d'une masse totale de dont d'instrumentation scientifique. La structure est réalisée en fibre de carbone avec des panneaux d'aluminium en nid d'abeilles. Il comprend une partie chaude isolée de l'extérieur et une partie froide située à l'arrière dans laquelle se trouvent le système de fixation à l'orbiteur et les instruments déployés une fois Philae au sol : SD2, ROMAP, APXS et MUPUS.. L'atterrisseur est fixé à l'orbiteur par un mécanisme qui permet une séparation à une vitesse pré-ajustable entre . Philae dispose d'un train d'atterrissage tripode conçu pour amortir sa vitesse d'arrivée. Le corps de Philae peut pivoter et s'incliner (via une suspension à cardan) sur son train d'atterrissage. Ce mécanisme permet de compenser l'inclinaison du terrain, optimiser l'incidence des rayons lumineux sur les panneaux solaires et effectuer des prélèvements d'échantillons du sol à différents emplacements. L'atterrisseur dispose d'une roue de réaction qui est mise en rotation à , fournissant un moment cinétique de . Celle-ci est utilisée pour stabiliser l'orientation de Philae durant sa descente vers le sol. L'atterrisseur ne dispose d'aucun système de propulsion pour corriger sa trajectoire ou son orientation. Son trajet jusqu'au sol de la comète dépend uniquement du point où se produit la séparation avec l'orbiteur ainsi que de la vitesse et de l'orientation acquises à ce moment-là..

En raison du manque d'informations sur la consistance de la surface au lancement de la sonde, trois dispositifs d'atterrissage complémentaires sont prévus. Les pieds du train d'atterrissage sont munis de surfaces de contact suffisamment larges pour éviter à la sonde de s'enfoncer dans un sol mou. Pour éviter un rebond Philae est muni d'un système propulsif à gaz froid (de l'azote) qui plaque au sol l'engin immédiatement après le contact avec la surface de la comète. Enfin deux harpons tirés depuis la partie inférieure de l'atterrisseur et des vis situées au niveau des pieds doivent lui permettre de se fixer solidement au sol.. Pour éviter que l'atterrisseur ne rebondisse, les trois pieds du train d'atterrissage sont équipés d'absorbeurs de chocs.

Le contrôle thermique constitue un des aspects les plus complexes de l'atterrisseur : celui-ci doit pouvoir fonctionner lorsque la comète se situe entre deux et trois unités astronomiques (UA) du soleil. Par ailleurs, à la conception, il y a de nombreuses incertitudes sur l'ensoleillement de la zone d'atterrissage (lié à la rotation). Philae ne dispose pas de suffisamment d'énergie pour utiliser des résistances chauffantes. Les couches d'isolant sont donc conçues de manière que l'atterrisseur survive à la période la plus froide (à 3 UA du soleil), avec un système de stockage et de récupération de chaleur durant les moments d'ensoleillement. Lorsque le soleil se rapproche à moins de deux UA, la température, devenue trop importante pour l'électronique, entraîne la fin des opérations..

L'énergie électrique est fournie par des batteries (une primaire et une secondaire) ainsi que des panneaux solaires. La batterie primaire non rechargeable, d'une masse de 3 kg, a pour rôle de fournir de l'énergie durant les jours d'opération, de manière à garantir que les principales mesures scientifiques soient réalisées quel que soit l'ensoleillement du site d'atterrissage. Cet accumulateur au lithium comprend LSH20 (8S4P = 4 groupes en parallèle de 8 cellules en série) utilisant le couple lithium-chlorure de thionyle () qui ont fourni, au moment du déploiement de Philae, .heuresDonnées fournies par mail en 2016 par le CNES : « Le résultat de la pile que nous avons obtenu après les opérations sont de 31,72 Ah et 834,76 Wh ». (environ au lancement.). La batterie secondaire rechargeable, de type lithium-ion et d'une capacité de ( au lancement), permet de poursuivre la mission une fois la batterie primaire épuisée. Elle est alimentée par des panneaux solaires qui recouvrent une grande partie de l'atterrisseur et qui fournissent de puissance (à )..

Les données acquises sont stockées dans une mémoire de masse d'une capacité de deux fois douze méga-octets et transmises à l'orbiteur lorsque celui-ci est visible à l'aide d'un émetteur radio bande S d'une puissance d'un watt permettant un débit d'environ par seconde. L'orbiteur transmet à son tour les données vers la Terre lorsque celle-ci est située dans l'axe de son antenne orientable et que les antennes de réception sont disponibles..

Instruments scientifiques

vignette|Les instruments CIVA, SD2, ROMAP, MUPUS ainsi que le système de largage sont visibles sur cette maquette de Philae. La charge utile de l'atterrisseur Philae est composée de dix instruments scientifiques qui représentent une masse de . : APXS (Alpha particle X-ray spectrometer) est un spectromètre à rayons X, alpha et protons chargé de déterminer la composition chimique du site d’atterrissage et ses variations potentielles lors de l'approche du soleil. ; CIVA (), d'origine franco-suisse, comprend cinq caméras panoramiques, un couple de caméras stéréoscopiques fournissant des images en relief, un spectromètre infrarouge ainsi qu'un microscope optique analysant des échantillons avec une résolution de . Chaque caméra pèse et a une résolution d'un mégapixel. Les composants peuvent résister à des températures comprises entre et .. ; CONSERT () est un sondeur radar qui sera utilisé en parallèle avec le même équipement embarqué sur l'orbiteur. ; COSAC () est un pyrolyseur et analyseur (spectromètre de masse et chromatographe) qui doit analyser les gaz et les molécules organiques complexes prélevés dans le sol par SD2. Des échantillons prélevés sur le sol et dans le sous-sol seront portés à dans le pyrolyseur puis analysés. ; PTOLEMY mesure la composition isotopique des éléments légers (hydrogène, carbone, azote et oxygène) dans les échantillons de sol prélevés par SD2. ; MUPUS () est un ensemble de détecteurs mesurant la densité, les propriétés thermiques et mécaniques de la surface. ; ROLIS () est une caméra CCD à haute définition située sous l'atterrisseur qui enregistrera des images de la zone d'atterrissage avant que Philae se pose puis des images de la structure du sol après cet événement. ; ROMAP () est un magnétomètre qui doit mesurer l'intensité du champ magnétique de la comète et les interactions avec le vent solaire. ; SD2 () comprend un instrument de forage capable d'atteindre une profondeur de et de préparer un échantillon qui est ensuite transmis aux mini-laboratoires PTOLEMY et COSAC. ; SESAME () est composé de trois instruments qui étudient la propagation des ondes sonores à travers la surface, les propriétés électriques et les poussières retombant à la surface..

vignette|upright=2|centré|Structure de Philae et implantation des instruments scientifiques ou de leurs capteurs. +Composants de l'atterrisseurMasse (kg)Structure18,0Système de contrôle des températures3,9Système d'alimentation12,2Système de descente active4,1Roue de réaction2,9Train d'atterrissage10,0Système d'ancrage1,4Système de gestion central des données2,9Système de télécommunication2,4Boitier électronique commun9,8Système de support mécanique, harnais, masse d'équilibrage3,6Instruments scientifiques26,7Total97,9

Mission scientifique vignette|upright=1.2|gauche|Reportage en anglais à propos de la mission d'atterrissage de Philae. (, anglais, en 1080p HD).

vignette|droite|upright=1|Rosetta et Philae.

La mission de Philae consiste à atterrir en douceur et sans dommage à la surface de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, à s'y cramponner et à transmettre des données scientifiques concernant la composition de cet objet céleste. Un milliard de simulations ont été réalisées concernant l'atterrissage de PhilaeFrancis Rocard, conférence « Comète 67P et sonde Rosetta », Crézancy-en-Sancerre, 19 août 2015.. Une fusée portant la sonde Rosetta et l'atterrisseur Philae est partie de la Guyane le à , et a voyagé pendant () jusqu'à la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Contrairement à la sonde , créée pour frapper le noyau de la comète 9P/Tempel le , Philae n'est pas un impacteur. Certains de ses instruments sont utilisés pour la première fois de manière autonome durant le survol de Mars le . CIVA, le système de caméra, a renvoyé des images alors que les instruments de Rosetta étaient éteints ; ROMAP a pris des mesures de la magnétosphère martienne. La plupart des autres instruments ayant besoin d'un contact avec une surface pour procéder aux analyses sont donc restés éteints durant ce survol. Une estimation optimiste de la durée de la mission après le contact était de quatre à cinq mois..

Chronologie des opérations