Une chaîne de catastrophes martiennes : quand la NASA confondait le système métrique avec le système impérial | Science

Les années 1990 ont été désastreuses pour les projets d’exploration de Mars. Sur sept tentatives, seules deux ont réussi. L’apparente facilité avec laquelle les Vikings avaient débarqué cachait une réalité : atterrir sur la planète rouge était bien plus difficile qu’il n’y paraissait. Au cours des cinquante premières années de l’exploration de Mars, près de la moitié des véhicules envoyés là-bas se sont écrasés ou ont cessé de fonctionner.

En septembre 1992, la NASA a lancé son Mars Observerune plateforme qui devait poursuivre et élargir les études menées depuis les orbiteurs Viking. Il s’agissait d’un véhicule de conception nouvelle, le premier d’une classe destinée à effectuer des visites planétaires non seulement vers Mars mais aussi, dans le futur et avec les adaptations nécessaires, vers Vénus ou Mercure.

Il avait été construit à partir d’un ensemble standard de satellites de communications conventionnels. Cela semblait être une bonne idée du point de vue de tirer parti de conceptions déjà éprouvées, mais ce n’était pas le cas. Certains de ses composants, qui avaient bien fonctionné pendant des semaines autour de la Terre, ne résisteraient pas aux rigueurs d’un voyage de plusieurs mois dans des environnements beaucoup plus froids.

Quand le Mars Observer n’était qu’à quelques jours d’atteindre son objectif, l’ordre lui fut transmis de mettre ses chars sous pression en vue de la manœuvre de freinage. On ne sait pas exactement ce qui s’est passé. Les soupçons font état d’une légère fuite de comburant (tétroxyde d’azote) dans une vanne. Bien qu’il s’agisse d’une petite quantité tout au long des onze mois que dura le vol, le liquide corrosif s’est accumulé dans les canalisations. Lorsqu’un deuxième jeu de vannes s’est ouvert, il est entré en contact avec le carburant, provoquant une explosion. Ce n’est qu’une hypothèse parmi plusieurs, mais l’échec soudain des communications n’a pas permis de parvenir à une conclusion définitive.

Il a eu plus de chance Mars Global Surveyorune autre enquête lancée quatre ans plus tard. Suite à l’échec de Observateur L’idée d’utiliser un type de navire pouvant être utilisé pour toutes les missions avait déjà été abandonnée. Il s’agissait d’une nouvelle conception, spécifique aux opérations sur Mars ; Les instruments scientifiques qu’il transportait étaient presque identiques à ceux perdus lors de la tentative précédente.

Les positions relatives de la Terre et de Mars ont rendu le voyage long : onze mois. Le voyage s’est terminé par l’entrée sur une orbite très allongée, dont la hauteur serait réduite jusqu’à devenir circularisée à un niveau de seulement 230 kilomètres. L’ajustement a duré encore un an et demi, car pour la première fois, des panneaux solaires ont été utilisés comme freins pneumatiques au lieu d’un moteur chimique. Il s’agissait de deux ailerons réglables et suffisamment résistants pour résister à plusieurs reprises au frottement des couches supérieures de l’atmosphère.

En fin de compte, le Arpenteur mondial Il est resté sur une orbite héliosynchrone, calculée de telle manière qu’il a survolé le même relief au même moment solaire. Les conditions d’éclairage étaient similaires et les ombres, toujours identiques, permettaient de détecter facilement les changements dans le paysage.

Bien que prévu avec une durée de vie utile de seulement deux ans, le MGS Il a bénéficié de prolongations de mission répétées (c’est-à-dire d’allocations budgétaires) qui l’ont maintenu actif pendant près de dix ans. Plus que tout autre vaisseau spatial envoyé sur Mars jusque-là. Durant cette période, il a obtenu un quart de million d’images ainsi qu’une couverture altimétrique détaillée de la planète. Ces informations seraient d’une grande aide pour préparer les futures opérations des robots mobiles qui allaient arriver.

En novembre 1996, l’Union soviétique a cessé d’exister. Il Mars 8 Elle devait être la première sonde spatiale à arborer le drapeau tricolore russe et se voyait confier un programme scientifique ambitieux. En plus d’une plate-forme équipée de caméras vidéo et de capteurs à distance, il transportait deux capsules d’atterrissage et deux pénétrateurs. Cette dernière, une sorte de fléchettes de deux mètres de long qui seraient lancées depuis l’orbite pour s’enfoncer dans le sol. Juste avant l’impact, ils se diviseraient en deux sections : l’ogive serait profondément enfouie ; celui de l’arrière, relié par une série de câbles, resterait en surface. À l’avant se trouvaient un sismomètre, des compteurs thermiques et des analyseurs minéralogiques, tous capables de survivre à un crash à 300 km/h ; Ses mesures parviendraient au véhicule orbital grâce à l’émetteur installé dans le segment arrière de la sonde.

Aucun de ces plans n’a pu être réalisé. Le dernier étage de la fusée a subi une panne et la sonde, après une journée coincée sur une orbite incorrecte autour de la Terre, s’est désintégrée en entrant dans l’atmosphère.

La séquence d’échecs s’est poursuivie, cette fois sous le drapeau japonais. Le Nozomi Il s’agissait d’un petit véhicule, à l’instrumentation duquel quatre autres agences étrangères avaient participé. Son objectif était également de orbiter autour de Mars pour analyser son relief, son atmosphère et l’environnement interplanétaire voisin.

La chose la plus nouvelle était sa carrière. Pour atteindre sa vitesse de fuite sans dépenser beaucoup de carburant, il a été fait passer deux fois près de la Lune et une fois de plus près de la Terre elle-même, accélérant davantage grâce à son attraction gravitationnelle. La manœuvre lui avait coûté six mois de navigation, mais elle fut réussie. Fin décembre 1998, avec l’aide de son moteur, il s’élance vers Mars.

Malheureusement, une autre vanne mal fermée entraînerait une perte de carburant précieux, nécessaire aux derniers ajustements de cap. Les techniciens japonais furent obligés de recalculer la trajectoire pour l’accélérer sans gaspiller de propulseur. Il est passé encore deux fois devant la Terre, mais chaque manœuvre impliquait de faire à nouveau le tour du Soleil. Quatre années de voyage supplémentaires.

Une odyssée Une éruption solaire a endommagé les équipements de communication et le contrôle du chauffage. L’hydrazine restante dans les conduits d’alimentation a gelé et ce n’est qu’en gérant très bien l’orientation du navire pour profiter de la chaleur du Soleil qu’ils ont pu la liquéfier à nouveau.

Finalement, en décembre 2003, après cinq ans et demi de voyage, il était sur le point d’atteindre sa destination. Encore cinq jours et il déclencherait son moteur de manœuvre, forçant ainsi sa capture. C’est alors que la télémétrie montra que le booster ne répondait pas et allait directement impacter Mars. Nozomi Il n’avait pas été stérilisé avant le décollage et, par conséquent, ne pouvait pas s’écraser en raison du risque de contamination biologique. Des ordres furent envoyés à la hâte pour tirer les réacteurs de contrôle de position, beaucoup plus faibles, afin de modifier sa trajectoire.

Nozomi Il a survolé Mars à une altitude de mille kilomètres avant de se perdre dans l’espace.

Mais parmi tous les échecs de l’exploration martienne, rares sont ceux qui sont aussi humiliants que celui de l’exploration martienne. Orbiteur climatique de Marslancée par la NASA en décembre 1998. Une mission météorologique complémentaire à celle du succès Mars Global Surveyor qui a continué à envoyer des photos et des mesures d’excellente qualité.

Cette fois, l’objectif était d’étudier l’évolution de l’atmosphère de Mars sur quelques années. Notamment l’abondance et la répartition de la vapeur d’eau, la température et les poussières en suspension responsables de la couleur rose caractéristique de son ciel que les Vikings avaient déjà détectées.

La trajectoire semblait normale pendant les neuf mois que dura le voyage. Il est vrai que quelques légers écarts avaient été constatés mais cela était normal et pouvait être corrigé grâce au moteur de manœuvre. En fait, quatre ajustements ont été effectués, de sorte que lorsque la sonde s’est cachée derrière la planète pour exécuter l’opération de capture en mode automatique, presque tous les contrôleurs et directeurs de vol étaient calmes. Presque. Pas tout.

Il Orbiteur climatique Il n’est jamais réapparu et on n’a plus eu de nouvelles de lui. L’analyse ultérieure de la trajectoire a montré qu’au lieu de passer à une altitude de 150 kilomètres, elle l’avait fait à moins de 60. A ce niveau, l’atmosphère était déjà si dense que le frottement de l’air était équivalent à l’effet de la flamme d’un avion. chalumeau contre le véhicule. Peut-être que ça a brûlé ; peut-être que la brusque décélération a détruit sa structure avant même d’atteindre le sol ; ou bien l’hydrazine contenue dans le réservoir a atteint son point d’éclair et a explosé comme une bombe. Ou les trois choses à la fois.

Le découragement a fait place au bavardage lorsque la cause de la déviation fatale de trajectoire a été connue. Lockheed, le constructeur du véhicule, avait fourni au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA des données de suivi en mesures impériales, habituelles dans l’industrie aéronautique ; JPL a toujours travaillé en métrique. Livres contre newtons. Et personne ne l’avait découvert à temps.

La consternation générale suite à l’échec du Orbiteur climatique La situation était aggravée par le fait qu’un autre navire similaire était en route. C’était lui Atterrisseur polaire sur Marsun atterrisseur appartenant au même programme d’exploration martien.

La prudence traditionnelle de la NASA, qui consistait à faire un pas avant de faire le suivant, avait été remplacée par une idéologie plus agressive et moins soucieuse de parer à toutes les éventualités. Le nouveau mantra établi par le directeur de l’agence était « Plus rapide, mieux, moins cher ». Beaucoup ont pensé que le changement avait été pour le pire et ont ironiquement complété le slogan par « … choisissez-en deux ».

L’enquête qui a suivi la catastrophe Orbiteur climatique Il a pointé des cas flagrants de mauvaise organisation, de manque de formation, de difficultés de communication entre les entreprises ou encore de méconnaissance du fonctionnement de certains systèmes.

Il Atterrisseur polaire Il avait été conçu en appliquant à peu près les mêmes critères : Accepter les raccourcis, réduire les coûts, limiter les tests… Mais sa mission était compliquée : Atterrir près de la calotte Antarctique (environ 75º de latitude Sud), prélever des échantillons avec son bras robotique et les soumettre à des analyses, prendre des photos du terrain, mesurer une série de paramètres météorologiques (pression, température, vitesse du vent), localiser la glace en suspension dans les basses couches de l’atmosphère et même détacher une paire de capsules instrumentées qu’il faudra enfoncer dans le sol gelé pour enquêter ses caractéristiques.

Rien de tout cela n’arriverait. Même si tout s’est apparemment bien passé pendant la majeure partie de la descente, le véhicule n’a jamais répondu. L’option la plus raisonnable est qu’il plante. Il n’y avait aucun moyen de le confirmer puisque lors de la manœuvre d’atterrissage, il n’a pas transmis de télémétrie. Des tentatives ultérieures pour le photographier depuis l’orbite ont permis de localiser le parachute abandonné, mais aucune trace de l’atterrisseur.

L’analyse de l’échec a mis en évidence un coupable possible. Au moment du déploiement du train d’atterrissage, à une hauteur de 40 mètres, la vibration aurait pu provoquer un signal parasite que le calculateur a interprété comme un contact avec le sol. Par conséquent, cela aurait arrêté le moteur de freinage, permettant au Polar Lander de poursuivre sa chute libre. Le choc a été trop violent pour qu’un véhicule aussi fragile puisse survivre.