Cela fait 45 ans que le vaisseau spatial Voyager de la NASA a décollé de la Terre, mais les explorateurs jumeaux appellent toujours chez eux à des milliards de kilomètres.
“Nous faisons le ‘Bonjour, ça va?’ appelle une fois par semaine », a déclaré Suzanne Doddchef de projet pour la mission de longue durée au Jet Propulsion Laboratory de La Cañada Flintridge.
Les enregistrements permettent à Voyager 1 et Voyager 2 de partager leurs emplacements exacts de l’autre côté du héliosphèreune région éloignée du système solaire dont le champ magnétique protège la Terre et les autres planètes des rayons cosmiques galactiques.
C’est lors d’un de ces appels en mai que Voyager 1 a envoyé un signal déroutant.
Les données de l’ordinateur qui contrôle son orientation “sont revenues sous forme de bits confus, de uns et de zéros confus”, a déclaré Dodd. Et ça a continué à ressembler à du charabia.
“C’est comme si le voyant du moteur de contrôle s’était allumé”, a ajouté Bruce Waggoner, un ingénieur du JPL qui supervise les opérations des missions Voyager. “Nous ne pouvions pas l’isoler dans une zone spécifique.”
Cet ordinateur est essentiel car il maintient l’antenne de communication de Voyager 1 pointée fermement dans la direction de la Terre. Tout dysfonctionnement ou perte de puissance couperait à jamais l’appel téléphonique le plus long de l’humanité.
L’illustration de cet artiste représente Voyager 1 entrant dans l’espace interstellaire, qui est dominé par le plasma projeté par des étoiles géantes il y a des millions d’années.
(NASA / JPL-Caltech)
Voyageur 1 est à plus de 14 milliards de kilomètres de la Terre. Ce lancé du Centre spatial Kennedy en 1977, est arrivé sur Jupiter en 1979 et a atteint Saturne en 1980. Et puis ça a continué.
En 1998, il était devenu l’objet artificiel le plus éloigné, volant plus loin du soleil que la sonde spatiale Pioneer 10. Il a quitté l’héliosphère et est entré dans l’espace interstellaire en 2012 (bien que les scientifiques n’aient pu le confirmer qu’en 2013). Voyager 2 a suivi en 2018.
Bill Nyedirecteur général de la Planetary Society, a qualifié les deux engins spatiaux d ‘«avant-garde de l’intellect et du trésor humains», les classant aux côtés du décodage du génome humain et de la formulation de la théorie de la relativité générale comme des réalisations scientifiques de premier plan.
“Ce qui est unique dans les missions Voyager, c’est à quel point elles ont inspiré les gens pendant un demi-siècle”, a-t-il déclaré.
Voyager 1 est maintenant si loin qu’il faut près de 22 heures pour que les transmissions de l’engin nous parviennent – voyageant à la vitesse de la lumière.
Ils valent la peine d’attendre. Les dépêches contiennent des données scientifiques précieuses sur les champs magnétiques interstellaires, les rayons cosmiques et les ondes de plasma.
Les transmissions des Voyagers sont reçues par le Deep Space Network, un trio d’antennes radio colossales dans le désert de Mojave en Californie, en Australie et en Espagne. Ils sont répartis à travers le monde pour s’assurer qu’au moins l’un d’entre eux peut viser n’importe quel point du ciel.
Les trois sites ont une antenne de 230 pieds spécialement conçue pour écouter les Voyagers. Plus ils vont loin, plus ils sont difficiles à entendre.
Les radios des Voyagers transmettent des signaux à seulement 23 watts de puissance. Au moment où ces signaux atteignent la Terre, ils sont réduits au plus faible des chuchotements, à peine un milliardième de watt.
Les vaisseaux spatiaux s’affaiblissent aussi. Chaque année, leurs batteries perdent jusqu’à 4 watts de puissance en raison de la désintégration du plutonium-238, le radio-isotope qui les alimente. (L’énergie solaire n’est pas une option car le soleil est si loin.)
La survie est une série de compromis. Avec une source d’énergie finie, que peut-on sacrifier ? Que peut-on conserver ?
L’antenne de 230 pieds du Goldstone Deep Space Communications Complex de la NASA près de Barstow.
(NASA / JPL-Caltech)
De leurs emplacements éloignés, les deux Voyagers forment le laboratoire parfait – en fait le seulement laboratoire — pour étudier l’interface entre une étoile et son environnement.
“C’est vraiment intrigant pour moi de pouvoir aller dans ce milieu et de faire des mesures et de comprendre ce qui se passe là-bas”, a déclaré Bill Kurt, un héliophysicien de l’Université de l’Iowa qui étudie les ondes plasma interstellaires. “Cela nous aide à comprendre à quoi pourrait ressembler l’environnement autour d’autres étoiles.”
Mais ce n’est pas facile. Les signaux sont si faibles que même les antennes de 230 pieds du Deep Space Network sont trop petites pour les entendre. Pour capturer ses données d’ondes plasma, Kurth les utilise en tandem avec trois antennes de 112 pieds, “et c’est à peine suffisant”, a-t-il déclaré.
Pour ajouter au défi, le réseau jongle également avec des dizaines d’autres engins spatiaux, les rovers martiens et maintenant le télescope spatial James Webb. Il ne communique avec les Voyagers que quelques heures d’affilée.
Ce n’est pas optimal puisque les Voyager ont une capacité limitée à stocker les mesures qu’ils effectuent, les obligeant à transmettre leurs données en flux continu. Les informations manquantes peuvent être remplies en fonction du contexte, comme la façon dont un fan de baseball qui a raté quelques frappes peut dire ce qui s’est passé en fonction de qui est sur le terrain, du score, du nombre de retraits et de la réaction de la foule.
Toutes les conversations avec les Voyagers sont faibles, intermittentes et lentes. S’il y avait une urgence, a déclaré Wagoner, “nous devrions envoyer une commande, attendre deux jours ou plus, puis voir ce qu’elle a fait.”
Ainsi, lorsque des anomalies comme celle qui a commencé en mai surviennent, les scientifiques doivent être extrêmement vigilants.
Les premiers signaux irréguliers suggéraient que quelque chose s’était mal passé avec l’ordinateur de contrôle d’attitude qui oriente Voyager 1 dans l’espace. Mais l’équipe savait que l’ordinateur faisait réellement son travail – si l’antenne avait été pointée dans la mauvaise direction, le Deep Space Network aurait vu une dégradation de la puissance du signal.
C’est pourquoi Dodd n’était pas trop perturbé par ce problème. Néanmoins, le tri était toujours une priorité élevée.
Peut-être que les rayons cosmiques galactiques à haute énergie dont Voyager 1 n’est plus protégé ont fait tomber des atomes de ses puces semi-conductrices et ont affecté l’électronique, a déclaré Dodd. Ou peut-être que le système informatique vieux de plusieurs décennies est en panne en raison de la dégradation au fil du temps.
Après plusieurs mois d’enquête, l’équipe du JPL a identifié le coupable cette semaine : le système de contrôle d’attitude de Voyager 1 a commencé à envoyer ses données de transmission via un ordinateur en panne qui a brouillé les données. Le problème a été résolu en demandant au vaisseau spatial de revenir à l’utilisation du bon ordinateur.
La raison pour laquelle Voyager 1 a fait le changement en premier lieu reste un mystère, et mérite d’être résolu car il suggère que quelque chose d’autre n’est pas tout à fait correct à bord du vaisseau spatial.
Une illustration représentant l’un des vaisseaux spatiaux jumeaux Voyager de la NASA dans l’espace interstellaire.
(NASA / JPL-Caltech)
Même si ce problème s’avère sans conséquence, Dodd et ses collègues du JPL sont conscients d’un problème de fin de mission inévitable : la perte de puissance. Cela les oblige à jouer à un jeu à distance de survie dans l’espace lointain.
“Il y a une tension constante entre l’alimentation des instruments et les systèmes de gestion thermique sur Voyager”, a déclaré Dodd.
Les radiateurs d’instruments de Voyager 1 consomment beaucoup d’énergie, c’est pourquoi en 2012, les scientifiques ont commencé à en éteindre certains pour préserver l’alimentation des communications et d’autres systèmes critiques. Heureusement, les instruments ont continué à renvoyer des données malgré leur fonctionnement dans des conditions beaucoup plus froides que celles pour lesquelles ils avaient été conçus.
Suzanne Dodd, de gauche à droite, Linda Spilker et Bruce Wagoner forment l’équipe de direction de Voyager au Jet Propulsion Laboratory.
(Myung J. Chun / Los Angeles Times)
Au fil du temps, les scientifiques de la mission ont dû faire preuve de plus de créativité. Ils ont arrêté les propulseurs qui effectuent des ajustements extrêmement fins pour contrôler l’orientation de l’antenne en 2019 et ont utilisé les propulseurs de navigation des engins spatiaux plus économes en énergie pour déplacer la sonde entière à la place.
“Nous avons des décisions plus difficiles à prendre”, a déclaré Dodd. Les instruments scientifiques individuels peuvent devoir être allumés et éteints, en faisant fonctionner quelques-uns à la fois.
Voyager 2, qui se trouve à 20 milliards de kilomètres, est confronté aux mêmes problèmes de batterie. En 2020, un mécanisme de sécurité déclenché par deux systèmes gourmands en énergie fonctionnant de manière inattendue en même temps éteindre tous ses instruments scientifiques pour quelques jours. (Ils fonctionnent bien maintenant.)
Dodd espère que le vaisseau spatial continuera à nous parler pendant encore cinq ans. “Je veux organiser cette grande fête pour le 50e”, a-t-elle déclaré, un anniversaire que la mission frapperait en 2027.
Ce sera une journée difficile lorsque la file d’attente du dernier Voyager sera coupée.
“Nous allons essayer tout ce que nous pouvons pour comprendre ce qui ne va pas”, a déclaré le scientifique planétaire du JPL Linda Spiker, scientifique adjoint du projet pour la mission Voyager. “Mais à un moment donné, nous devrons simplement réaliser, OK, peut-être que quelque chose s’est vraiment cassé cette fois.”
