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Rosetta : objectifs et contexte scientifiques
Institut d'Astropysique Spatiale Jean Pierre BIBRING
Workshop Andromede mercredi 9 juillet 2014
02 / 03 / 04
11 / 11 / 14
Rosetta : objectifs et contexte scientifiques
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Workshop Andromede mercredi 9 juillet 2014
02 / 03 / 04
11 / 11 / 14
Rosetta : objectifs et contexte scientifiques
Entre temps, les objectifs mêmes de la mission ont
profondément évolué.
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L’exploration spatiale a permis une vraie révolution de notre
représentation de la Terre et des mondes planétaires
(formation et évolution).
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L’exploration spatiale a permis une vraie révolution de notre
représentation de la Terre et des mondes planétaires
(formation et évolution).
Cette révolution irrigue la plupart des champs d’activité humaine.
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L’exploration spatiale a permis une vraie révolution de notre
représentation de la Terre et des mondes planétaires
(formation et évolution).
Les questions de l’émergence et de l’évolution de la vie, sur Terre
et au-delà, sont en profonde mutation.
Cette révolution irrigue la plupart des champs d’activité humaine.
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A quelle échelle (dans l’espace et le temps) la Terre, et la vie, sont-elles uniques ?
L’exploration spatiale a permis une vraie révolution de notre
représentation de la Terre et des mondes planétaires
(formation et évolution).
Les questions de l’émergence et de l’évolution de la vie, sur Terre
et au-delà, sont en profonde mutation.
Cette révolution irrigue la plupart des champs d’activité humaine.
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L’exploration spatiale a permis une vraie révolution de notre
représentation de la Terre et des mondes planétaires
(formation et évolution).
Elle a mis à jour la séquence des processus qui ont jalonné leur
Histoire, et conduit à la diversité totalement inédite que l’on
observe actuellement
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Quels sont les moteurs de l’évolution ?
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Comment rendre compte des spécificités de la Terre ?
Quels sont les moteurs de l’évolution ?
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Comment rendre compte de l’émergence et de l’évolution du vivant?
Quels sont les moteurs de l’évolution ?
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Quels sont les “enabling” constituants ? Comment sont-ils parvenus dans les planètes internes ?
Quels processus ont-ils été nécessaires ? Quelle est la spécificité (l’unicité ?) de nore système ?
Les questions de l’émergence et de l’évolution de la vie, sur Terre
et au-delà, sont en profonde mutation.
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Les questions de l’émergence et de l’évolution de la vie, sur Terre
et au-delà, sont en profonde mutation.
H2O
molécules organiques focus sur
Quels sont les “enabling” constituants ? Comment sont-ils parvenus dans les planètes internes ?
Quels processus ont-ils été nécessaires ? Quelle est la spécificité (l’unicité ?) de nore système ?
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→ H2O
→ molecules organiques
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● l’essentiel venu du système externe, au-delà de la ligne des glaces, pendant l’accrétion primordiale, à la suite de la migration de Jupiter et Saturne ● spécifique au système solaire ?
→ H2O
→ molecules organiques
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“ligne des glaces”
glace H2O stable
eau vapeur seule stable
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Jupiter
“ligne des glaces”
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Mars Terre Vénus Mercure
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Mars Terre Vénus Mercure
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?
?
? ?
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Jupiter
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Jupiter
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Jupiter
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Jupiter
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Jupiter orbite de Mars actuelle
orbite de la Terre actuelle
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Jupiter
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Jupiter
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Jupiter
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Jupiter
plus rien pour faire la Terre, Mars, …
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Jupiter
Saturn
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Jupiter
Saturn
résonance 2 / 3
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Jupiter
Saturn
compte tenu de leur rapport de masse
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Jupiter
Saturn
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l’accrétion a abouti à :
Mars Terre Venus Mercure
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qui a conduit à :
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avec de l’eau !
qui a conduit à :
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avec de l’eau !
qui a conduit à :
avec de l’eau ?
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grains anhydres
L’évolution du disque interne, dominé par des grains anhydres, n’aurait pas conduit à des objets suffisamment hydratés.
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grains anhydres
Des grains riches en glace, venus du système externe, doivent avoir été mélangés aux grains du disque interne, pendant l‘accrétion.
grains de glace
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grains anhydres
Des grains riches en glace, venus du système externe, doivent avoir été mélangés aux grains du disque interne, pendant l‘accrétion.
grains de glace
grains anhydres
repeuplement de ce qui a donné naissance à la “ceinture des astéroïdes”
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grains anhydres
grains de glace
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grains anhydres
grains de glace
● processus générique ou spécifique au système solaire ?
● outre l’eau, quels organiques ces objets ont-ils apportés ?
● comment valider un tel scenario ?
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grains anhydres
grains de glace
● processus générique ou spécifique au système solaire ?
● outre l’eau, quels organiques ces objets ont-ils apportés ?
● comment valider un tel scenario ? D / H Institut d'Astropysique Spatiale
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→ H2O
→ molecules organiques
?
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→ H2O
→ molecules organiques
Un rôle majeur a été joué par les missions de survol de la comète P/Halley en 1986 (2 VEGA, 2 ISAS, Giotto), quant à l’origine des espèces carbonées "pré-biotiques".
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Un rôle majeur a été joué par les missions de survol de la comète P/Halley en 1986 (2 VEGA, 2 ISAS, Giotto), quant à l’origine des espèces carbonées "pré-biotiques".
→ H2O
→ molecules organiques
Parmi les principales questions posées alors (d’importance en regard des réactions de type Miller-Urey) : qui, du CO2 ou du
CH4, est-elle la “molécule-mère” carbonée dominante ? Institut d'Astropysique Spatiale
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les comètes étaient connues comme de très petits (kms) objets faits
essentiellement de glace d’eau, qui se sublime en approchant du Soleil,
développant des comas et queues caractéristiques sur des millions de kms.
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Pour la première fois, un S/C a pénétré la coma (600 km) pendant qqs mns (flybys)
les comètes étaient connues comme de très petits (kms) objets faits
essentiellement de glace d’eau, qui se sublime en approchant du Soleil,
développant des comas et queues caractéristiques sur des millions de kms.
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VEGA: P/Halley (13/03/1986)
découvertes étonnantes
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VEGA: P/Halley (13/03/1986)
découvertes étonnantes
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GIOTTO/ESA P/Halley (13/03/1986)
astonishing discoveries
VEGA: P/Halley (13/03/1986)
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P/Halley (13/03/1986)
noyau : albedo 3 % !
découvertes étonnantes
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IKS/VEGA spectre IR de P/Halley
et pourtant : fait de 80% de glace d’eau !
noyau : albedo 3 % !
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Le C est majoritairement sous la forme de macro-molécules, sombres et réfractaires
noyau : albedo 3 % !
IKS/VEGA spectre IR de P/Halley
et pourtant : fait de 80% de glace d’eau !
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spectre TOF de P/Halley acquis par PUMA/VEGA
noyau : albedo 3 % !
Le C est majoritairement sous la forme de macro-molécules, sombres et réfractaires
et pourtant : fait de 80% de glace d’eau !
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spectre TOF de P/Halley acquis par PUMA/VEGA
noyau : albedo 3 % !
Le C est majoritairement sous la forme de macro-molécules, sombres et réfractaires
et pourtant : fait de 80% de glace d’eau !
Découverte des particules "CHON" par PUMA/VEGA et PIA/Giotto
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“CHON"
C
O H
N
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“CHON" Silicate (Si, Al, Fe)
C
O H
N
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“CHON" Silicate (Si, Al, Fe) Ag (target)
C
O H
N
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spectre TOF de P/Halley acquis par PUMA/VEGA
noyau : albedo 3 % !
Le C est majoritairement sous la forme de macro-molécules, sombres et réfractaires
et pourtant : fait de 80% de glace d’eau !
Découverte des particules "CHON" par PUMA/VEGA et PIA/Giotto
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Les comètes contiennent (dans leur masse) des molécules
organiques vraisemblablement de structure complexe,
non identifiée
noyau : albedo 3 % !
Le C est majoritairement sous la forme de macro-molécules, sombres et réfractaires
et pourtant : fait de 80% de glace d’eau !
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Les comètes ont échantillonné le nuage protosolaire en fin d’effondrement
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L’effondrement s’est accompagné d’une chimie organique complexe
Les comètes ont échantillonné le nuage protosolaire en fin d’effondrement
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Les comètes ont pu ensemencer les océans planétaires primitifs, d’eau et de composés organiques : chainon manquant ?
Les comètes ont échantillonné le nuage protosolaire en fin d’effondrement
L’effondrement s’est accompagné d’une chimie organique complexe
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Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
†
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
ROSETTA
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
ROSETTA
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
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CNSR NASA / ESA
ROSETTA SSP (45 kg)
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
ROSETTA SSP (45 kg)
CNES JPL MPAE +
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
ROSETTA SSP (45 kg)
CHAMPOLLION ROLAND
JPL CNES MPAE +
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
ROSETTA SSP (45 kg)
CHAMPOLLION ROLAND
JPL CNES
†
MPAE +
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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CNSR NASA / ESA
ROSETTA SSP (45 kg)
MPAE +
CHAMPOLLION ROLAND
JPL CNES
PHILAE
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :
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SSP (45 kg)
PHILAE (100 kg)
ASI MPAE CNES
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
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SSP (45 kg)
PHILAE
ASI MPAE CNES
ORBITER
ROSETTA
A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire
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PHILAE
ORBITER
ROSETTA
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10 PI investigations
PHILAE
ORBITER
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● Masse totale : 100 kg
● 10 instruments, de masse totale : 25 kg
- Système de forage : jusqu’à 30 cm - Imagerie panoramique : 7 caméras - Imagerie microscopique visible et imagerie spectrale IR - Imagerie de descente - Spectromètre de masse (M/ΔM = 3000) et GCMS - Unité de chimie et d’analyse isotopique (13C/12C, 15N/14N, D/H) - Magnétomètre - APXS - Ensemble de senseurs thermiques - Ensemble de mesures physiques - Sondage radar de la structure interne
● Température d’équilibre (3 UA) : < 150 K
● Puissance totale disponible : 6 W
Lander Rosetta
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Micro-Caméra génération 1994
● Rosetta / CIVA ● Smart1 ● Phobos Grunt ● MSL
1000 x 1000
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CIVA / Rosetta
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CIVA / Rosetta
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08.11.2001 Steering Committee Meeting 88
Echantilon 1
Chimie +
MS
GCMS +
MS
SD2 CIVA-M
PTOLEMY
COSAC
SPDS MOI/MOD/GCMS MicrOmega
Echantilon 2
Echantilon 3
microscope
optique
microscope
spectral
IR
analyse moléculaire combinée
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Drill and Sample Distribution (SD2) system
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Drill and Sample Distribution (SD2) system
Échantillons distribués dans 26 fours
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CIVA-M/V Institut d'Astropysique Spatiale Jean Pierre BIBRING
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CIVA-M/V CIVA-M/I
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ÇIVA-M : microscope optique et IR
Composition Moléculaire
CIVA-M/V : microscope optique en 3 couleurs : 7 nm d’échantillonnage spatial
CIVA-M/I : imageur hyperspectral infrarouge (1-4 µm) : 40 µm d’échantillonnage spatial Workshop Andromede mercredi 9 juillet 2014
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gaz porteur (He sous pression)
GC
TOF MS
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masse : 4.9 kg
M/ΔM = 3000 Institut d'Astropysique Spatiale
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Extraction des gaz
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Balcony P/L
SD2
ÇIVA
ROMAP
MUPUS
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02 /03 / 2004 Institut d'Astropysique Spatiale Jean Pierre BIBRING
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Philae Mars Swing By: first results
Jean-Pierre Bibring IAS
Hermann Boehnhardt
MPS
and the entire Philae science team
Rosetta 22nd SWT, ESTEC, March 26, 2007 Institut d'Astropysique Spatiale
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CIVA / Philae
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November 11, 2014
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Burn Date DV [m/s] Dur. [min] Comment Test 07/05/2014 20 41 Completed NCD1 21/05/2014 291 441 Completed NCD2 04/06/2014 271 406 Completed NCD3 18/06/2014 88 136 Completed FAT1 02/07/2014 59 94 Completed FAT2 09/07/2014 25 46 FAT3 16/07/2014 11 26 FAT4 23/07/2014 5 17 Pre-insertion 03/08/2014 3 13 Comet Orbit Ins. 06/08/2014 1
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Burn Date DV [m/s] Dur. [min] Comment Test 07/05/2014 20 41 Completed NCD1 21/05/2014 291 441 Completed NCD2 04/06/2014 271 406 Completed NCD3 18/06/2014 88 136 Completed FAT1 02/07/2014 59 94 Completed FAT2 09/07/2014 25 46 FAT3 16/07/2014 11 26 FAT4 23/07/2014 5 17 Pre-insertion 03/08/2014 3 13 Comet Orbit Ins. 06/08/2014 1
Distance Orbiteur – noyau cométaire aujourd’hui 22 000 km 6 aout 100 km Septembre → 30 km 11 Novembre → 5 km Institut d'Astropysique Spatiale
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²
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