Difficultés à maintenir le contact avec le vaisseau spatial le plus éloigné de la Terre

Déjà situé à un jour-lumière de la Terre, dans l’espace interstellaire, Voyager 1 de la NASA est l’objet fabriqué par l’homme le plus éloigné de notre monde. Le navire a quitté notre planète en 1977 et depuis, il a résisté aux vicissitudes de son long voyage sans retour. Cependant, la diminution progressive de la puissance de sa source d’énergie électrique et thermique, ainsi que la difficulté croissante de maintenir son antenne pointée vers la Terre à une si grande distance, obligent les ingénieurs de la mission à rechercher des solutions de plus en plus risquées. pour les problèmes qui surviennent. Un de ces problèmes a été résolu de cette manière récemment.

Les ingénieurs du centre de contrôle de Voyager 1 ont réussi à résoudre un problème avec les propulseurs du vaisseau spatial, qui maintiennent l’antenne du rover éloigné pointée vers la Terre afin qu’il puisse recevoir des commandes, rendre compte de l’état de ses systèmes et envoyer les précieuses données scientifiques que vous collectez.

Après 47 ans, un tube de carburant à l’intérieur du système de propulsion s’est obstrué par du dioxyde de silicium, un sous-produit qui apparaît au fil du temps dans un diaphragme du réservoir de carburant du vaisseau spatial. Les obstructions de ce type réduisent l’efficacité avec laquelle les propulseurs peuvent générer de la force. Après des semaines de planification minutieuse, l’équipe a procédé au remplacement des propulseurs.

Les propulseurs sont alimentés en hydrazine liquide, qui est convertie en un jet de gaz et libérée par bouffées de plusieurs dizaines de millisecondes, pour orienter doucement l’antenne du vaisseau spatial vers la Terre. Si le propulseur bouché était en bon état, il devrait générer environ 40 de ces courtes impulsions par jour.

Voyager 1, et son jumeau Voyager 2, moins éloignés que le premier, disposent de trois ensembles ou branches de propulseurs : deux ensembles de propulseurs pour le contrôle d’attitude (pour changer la “position” du navire) et un ensemble de propulseurs pour manœuvrer la trajectoire. corrections. Lors des survols d’étoiles effectués par le vaisseau spatial il y a plusieurs décennies, les deux types de propulseurs étaient utilisés à des fins différentes. Cependant, comme Voyager 1 suit une trajectoire inchangée hors du système solaire, ses besoins en matière de propulseur sont plus simples, et l’un ou l’autre type de branche de propulseur peut être utilisé pour faire tourner le vaisseau spatial jusqu’à ce que son antenne soit pointée directement vers la Terre.

En 2002, l’équipe d’ingénierie de la mission, basée au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Californie du Sud, a observé que certains tubes de carburant de la branche du propulseur d’attitude utilisée pour le pointage de l’antenne étaient obstrués, l’équipe est donc passée à la deuxième branche. de cette classe. Lorsque cette branche a montré des signes d’obstruction en 2018, l’équipe est passée aux propulseurs de manœuvre pour corriger la trajectoire et utilise depuis lors cette branche.

Recréation artistique de Voyager 1 à une grande distance de la Terre. (Image : Laboratoire d’images conceptuelles du Goddard Space Flight Center de la NASA)

Désormais, ces tubes de propulseur de correction de trajectoire sont encore plus obstrués que les branches d’origine lorsque l’équipe a cessé de les utiliser en 2018.

En conséquence, l’équipe a dû choisir de passer à l’une des branches de propulseur d’attitude.

Changer les branches du propulseur aurait été une opération relativement simple pour la mission en 1980 ou même en 2002. Mais l’âge du vaisseau spatial a introduit de nouveaux défis, principalement liés à l’alimentation électrique et à la température. Les responsables de la mission ont dû ordonner à Voyager 1, mais également à 2, d’éteindre tous les systèmes non essentiels à bord, y compris certains chauffages, afin de maintenir un niveau d’alimentation électrique acceptable. Cet apport tend à diminuer progressivement, en raison de l’usure inévitable de la source du système de production, alimentée par la désintégration du plutonium.

Bien que ces mesures d’économie d’énergie aient permis de réduire la consommation, elles ont également provoqué un refroidissement du vaisseau spatial, un effet aggravé par la perte d’autres systèmes non essentiels produisant de la chaleur. Par conséquent, les branches des propulseurs d’attitude ont refroidi, et les tirer dans cet état pourrait les endommager, rendant les propulseurs inutilisables.

L’équipe a déterminé que la meilleure option serait de réchauffer les propulseurs avant le changement, en allumant temporairement les chauffages de ceux considérés comme non essentiels. Cependant, comme pour de nombreux défis auxquels l’équipe Voyager a été confrontée, cela a posé un casse-tête : l’alimentation électrique du vaisseau spatial est si faible que l’allumage des chauffages non essentiels nécessiterait l’arrêt de davantage de systèmes pour fournir aux chauffages une électricité adéquate, et tout ce qui est actuellement en cours est considéré comme essentiel.

Après étude de la question, les ingénieurs ont exclu d’éteindre pendant une durée limitée l’un des instruments scientifiques encore opérationnels, car il existe un risque que l’instrument ne puisse plus être rallumé. Après une étude de faisabilité et une planification supplémentaires, l’équipe d’ingénierie a déterminé qu’elle pouvait éteindre en toute sécurité l’un des chauffages principaux du navire pendant une heure, libérant ainsi suffisamment d’énergie pour alimenter brièvement les chauffages des propulseurs.

Le plan a été exécuté et il a fonctionné. La branche de propulsion qui a pris le relais est de nouveau en action, aidant à pointer l’antenne de Voyager 1 vers la Terre.

Depuis le centre de contrôle de mission, tout sera mis en œuvre pour maintenir les Voyagers opérationnels le plus longtemps possible, afin qu’ils puissent continuer à révéler à quoi ressemble le milieu interstellaire. (Fontaine: NCYT de Amazings)