Un petit problème peut avoir des conséquences énormes pour une mission spatiale. Parfois, une énorme entreprise s’articule autour du moindre détail – trois secondes de carburant, l’entêtement d’un ingénieur, un grain de peinture ou un calibrage de 1,3 millimètre. Lorsque des pépins de surprise se sont révélés après le lancement, il a fallu des efforts considérables pour sauver les missions qui nous ont permis de voir Mercury, une visite du système solaire externe, notre seul aperçu de la surface de Titan et une vision incroyable de l’univers primitif. Mais même avec des centaines de personnes qui ont travaillé pendant des mois, quelques-unes de ces missions n’ont abouti qu’à une mince marge de manœuvre.
Mariner 10 a été déterminé à échouer
Mariner 10 a pratiquement passé toute sa mission à essayer d’échouer de manière de plus en plus créative, et son équipe de mission sur Terre a dû constamment travailler pour garder le vaisseau spatial sur la bonne voie.
Environ un mois après le lancement, sans raison apparente, Mariner 10 s’est irréversiblement basculé de l’alimentation principale à l’alimentation de secours, laissant la mission sans sauvegarde si le système d’alimentation a échoué. Juste au cas où ce n’était pas assez stressant pour les gens de retour à la maison, l’un des ordinateurs de l’engin spatial a pris l’habitude de se réinitialiser pendant les préparatifs des manœuvres de roulis, qui réinitialisent l’horloge de l’ordinateur de bord à zéro. L’horloge de Mariner 10 devait être synchronisée avec celle de Mission Control afin que les planificateurs de missions puissent envoyer les commandes de vaisseau spatial depuis la Terre; chaque fois que l’horloge a été réinitialisée, l’équipe de mission a dû réinitialiser ses horloges et réorganiser complètement la séquence des commandes, ce qui a nécessité la réécriture et la vérification de plusieurs pages de code.
Et le système de navigation ultramoderne de l’engin spatial a continué à essayer de chasser les taches de peinture. La peinture blanche réfléchissante qui protégeait l’antenne à gain élevé et les panneaux solaires de la surchauffe avait tendance à s’écailler, envoyant des taches blanches brillantes à travers le champ de vision du star tracker chaque fois que les panneaux solaires ou l’antenne bougeaient. Pendant les manoeuvres, le pisteur pourrait être confus et suivre le point de peinture à la place de l’étoile Canopus, qu’il était censé utiliser comme guide de navigation. Un programme de sécurité a automatiquement fait rouler le vaisseau jusqu’à ce qu’il aperçoive à nouveau l’étoile, mais chaque rouleau coûte un précieux gaz de contrôle d’attitude.
En janvier 1974, l’équipe s’est rendu compte que le gaz de contrôle d’attitude allait être un problème sérieux. Lorsque les panneaux solaires et les gyroscopes bougeaient en même temps – lors de toute correction de trajectoire, par exemple – ils déclenchèrent une oscillation qui obligea le système de contrôle d’attitude à utiliser beaucoup de gaz pour les corrections, en plus du carburant Mariner. 10 gaspillé chaque fois qu’il roulait pour chasser une tache de peinture. Alors que Mariner 10 a quitté Vénus, la directrice de la mission, Donna Shirley, et son équipe ont réalisé qu’ils devaient trouver un moyen de terminer la manœuvre de correction de la trajectoire sans utiliser les gyroscopes.
Ils ont trouvé un moyen d’incliner les panneaux solaires afin que la pression du vent solaire aide à garder l’engin spatial correctement orienté, mais par sa troisième rencontre avec Mercure, Mariner 10 n’avait presque plus de gaz de contrôle d’attitude. Cela a presque condamné la mission à la dernière minute. Lorsque l’équipe a essayé d’orienter pour l’approche en utilisant la méthode de navigation solaire, le vaisseau spatial a fini par rouler dans une attitude maladroite qui a laissé son antenne radio dans la mauvaise direction pour envoyer des données à la maison ou recevoir de nouvelles commandes. La mission allemande Helios a sauvé la journée en abandonnant son temps sur le Deep Space Network (juste au sommet de sa collecte de données la plus importante), de sorte que l’équipe Mariner 10 pouvait utiliser les puissantes antennes pour orienter correctement le vaisseau spatial.
Et puis tout le monde retenait son souffle, attendant de voir si, après tous ces mois de lutte, Mariner 10 finirait sa mission en s’écrasant sur Mercury au dernier moment. Personne n’avait une estimation très précise de la masse de Mercure en 1974, il était donc presque impossible de prédire avec précision la gravité qui entraînerait le vaisseau spatial vers le bas lors de sa dernière passe rapprochée. Alors que le vaisseau spatial approchait, la simulation de la mission prédit un accident – mais à la fin, Mariner 10 survola Mercury à seulement 190 miles au-dessus de sa surface rocheuse.
Mariner 10 a finalement manqué de gaz de contrôle d’attitude seulement huit jours après ce dernier survol. L’équipe a éteint l’émetteur radio de l’engin spatial et l’a laissé en orbite autour du Soleil et a réfléchi à ce qu’il avait fait – ce qui était beaucoup, à la fin. Il a envoyé à la maison les premières images proches de Mercure et de Vénus et a été le pionnier de la méthode de la fronde gravitationnelle utilisée plus tard par Voyager, Cassini, Galilée et d’autres missions.
« C’était finalement une mission très réussie; le vaisseau spatial a juste cassé tout le temps, Shirley a écrit dans son livre Managing Martians.
Voyager 1 a presque perdu son gaz
Voyager 1, la mission qui a ouvert la voie à Galileo et Cassini, ne l’a presque pas fait sortir de l’orbite terrestre.
Alors que Mission Control comptait les secondes jusqu’au lancement, une méchante surprise attendait dans le système de carburant de la deuxième étape du Titan: une fuite, assez petite pour avoir été ratée lors des inspections avant le lancement, mais assez importante pour potentiellement détruire la mission. Au moment où l’équipe sur le terrain a découvert le problème, Voyager 1 était déjà en route vers l’espace, avec la deuxième étape de la fusée Titan environ 1200 livres de propulseur.
Cela signifiait que le vaisseau spatial pourrait ne pas en faire une orbite assez haute autour de la Terre pour la manœuvre qui le séparerait de la gravité terrestre et le placerait sur une trajectoire pour Jupiter. Il a semblé que Voyager 1, au lieu d’explorer le système solaire externe, pourrait ne jamais quitter l’orbite terrestre – l’équivalent spatial de manquer de gaz avant que vous ayez quitté l’allée.
Si Voyager 1 n’y arrivait pas, son vaisseau jumeau, Voyager 2, qui avait lancé environ deux semaines plus tôt, aurait changé de cap, ignorant son survol d’Uranus et de Neptune pour se rapprocher de la plus grande lune de Saturne, Titan. . Activer ce plan de sauvegarde aurait coûté à la science la seule mission d’observer de plus près les géants de glace de notre système solaire.
La troisième fusée Centaure de Voyager 1 transportait un peu de propergol supplémentaire, mais comme elle laissait derrière elle l’atmosphère terrestre, personne ne savait si cela suffirait réellement à compenser la fuite. Et les enjeux étaient assez élevés; Si vous lancez le propulseur d’une fusée complètement sec, les pompes à carburant peuvent exploser, emportant la fusée et sa charge utile. Voyager 1 pourrait être bloqué en orbite terrestre pour devenir un nuage de débris spatiaux pour les futures missions d’esquive.
À la fin, le Centaure avait juste assez de carburant pour le faire. Lorsque Voyager 1 a atteint son orbite prévue, il n’avait plus que trois secondes de carburant à sa disposition. C’est une marge mince sur laquelle accrocher une mission phare, mais cela a fonctionné. Une quatrième scène de fusée, construite dans le vaisseau spatial Voyager 1 lui-même, a tiré pour mettre Voyager 1 en route vers Jupiter. Le reste est de l’histoire: une mission qui a changé notre vision du système solaire extérieur, soulevé de nouvelles idées sur la recherche de l’eau liquide et de la vie, et ouvert la voie aux missions Galilée et Cassini à Jupiter et Saturne.
Huygens aurait disparu sur Titan
L’atterrisseur Huygens aurait été un échec titanesque si un ingénieur n’avait pas insisté pour faire un test radio supplémentaire à la dernière minute.
L’atterrisseur Huygens n’avait pas assez de puissance pour renvoyer ses données à la Terre elle-même, donc il était programmé pour transmettre ses données de la surface de Titan à Cassini, en orbite autour de Saturne. Cassini transmettrait ensuite les messages de l’atterrisseur aux énormes antennes paraboliques du Deep Space Network sur Terre. L’ingénieur radio de l’ESA, Boris Smeds, a effectué un test rapide du lien sur le dernier survol de la Terre de Cassini (après le premier tronçon de sa trajectoire d’assistance par gravité, qui l’a transporté sur deux satellites). balançant devant Vénus avant de se lancer dans un arc accéléré vers Jupiter) – ce lien vital a échoué.
Le comité de mission de Cassini a initialement rejeté le test comme inutile. L’ESA ne voulait pas consacrer du temps et des ressources à des tests supplémentaires, mais Smeds était assez déterminé pour passer six mois à convaincre ses collègues. En mars 2000, lorsque Cassini passa assez près de la Terre pour une communication rapide, l’équipe Cassini-Huygens programma Cassini, Huygens et la station de suivi Goldstone du Deep Space Network pour simuler leurs communications alors que Huygens descendait dans l’atmosphère brumeuse de Titan. . À la surprise de tous, tous les Cassini reçus de Huygens étaient quelques fragments de données brouillés.
Il a fallu six mois de travail effréné entre mars et octobre 2000 juste pour identifier le problème: la programmation des communications de la mission n’avait pas réussi à rendre compte de l’effet Doppler. Alors que Huygens descendait vers la surface glaciale de Titan, Cassini resterait en orbite autour de Saturne, de sorte que les deux vaisseaux spatiaux voyageraient à des vitesses très différentes – environ 5,5 km / s de différence.
Lorsque Huygens transmettait ses données à Cassini, il commençait chaque section avec une impulsion de synchronisation – un modèle spécial de bits qui aidait l’ordinateur de Cassini à lire correctement les données. La différence de vitesse a fait que le signal atteigne Cassini à une fréquence plus élevée que prévu, ce qui a mis ces impulsions dans des endroits inattendus. Pour Cassini, c’était comme essayer de lire une phrase avec tous les espaces entre les mots au mauvais endroit.
Et ce problème avait été encodé dans le firmware du récepteur radio de Cassini, qui ne pouvait pas être changé après le lancement. Il a fallu neuf mois de plus à une équipe de plus de cent personnes pour mettre au point une solution. Ils ont essayé quelques corrections de programmation comme insérer des espaces vides supplémentaires dans le flot de données pour ralentir les choses, tout en réduisant simplement le taux de transmission, mais ceux-ci n’ont pas fait assez de différence pour sauver la mission.
Au lieu de cela, l’équipe Cassini a dû retravailler toute la trajectoire de la mission. Cassini devait à l’origine faire une très basse passe sur Titan lors de l’atterrissage, à environ 1200 km. Le nouveau plan de mission a rapproché l’approche de Cassini de Titan à environ 60 000 km. Le correctif retarda l’atterrissage de Huygens de deux mois, et le cap plus lointain de Cassini signifiait qu’il s’envolerait hors de portée du signal de Huygens plus tôt que prévu initialement. Mais Cassini a eu tout ce que Huygens a réussi à envoyer, ce qui était une mine de données sur un monde étranger, étrangement semblable au nôtre, mais fondamentalement différent.
Si Smeds avait cédé, le premier – et le dernier – signe d’un problème aurait été un silence complet de la part de Titan, brisé seulement par quelques données tronquées.
Hubble était un télescope myope
Que faites-vous lorsque le télescope spatial de 1,5 milliard de dollars que vous venez d’installer en orbite s’avère désespérément myope? Vous construisez un ensemble de lunettes spatiales.
La NASA a initialement investi 1,5 milliard de dollars dans le télescope spatial Hubble. Plusieurs astronomes y ont investi la plus grande partie de leur carrière, et d’autres ont misé leur avenir professionnel sur les données qu’ils promettaient de renvoyer chez eux; Jim Gunn, par exemple, a passé 15 ans à concevoir le Wide Field and Planetary Camera, ou WFPC 1. Et puis, peu après son déploiement en 1990, les premières images sont revenues floues et totalement inutilisables. Le télescope était déjà en orbite à 350 miles au-dessus de la Terre, donc l’amener à diagnostiquer et réparer le problème n’était pas une option, et la situation semblait sombre (et floue).
Il a fallu un mois d’enquête à la NASA pour trouver le petit problème qui a failli ruiner l’énorme télescope. Il s’est avéré être à l’affût depuis neuf ans, depuis 1981: une minuscule erreur d’espacement de 1,3 millimètres dans un instrument utilisé pour guider la rectification finale du miroir primaire de 94,5 pouces de large de Hubble. Le résultat a été que les bords du miroir ont fini par être moulu très légèrement trop plat – une différence d’une fraction de l’épaisseur d’un cheveu humain. Mais il suffisait que le miroir dispersât la lumière des objets éloignés, ce qui produisait des images floues entourées d’un flou de type halo. Le télescope que l’humanité avait construit pour regarder plus loin dans l’univers que jamais auparavant était myope.
Les ingénieurs de la NASA ont passé les trois années suivantes à construire un ensemble de lunettes pour le télescope myope: cinq paires de miroirs mobiles et incurvés qui aideraient à focaliser correctement la lumière du miroir principal de Hubble dans les trois instruments scientifiques du télescope. Ils l’ont appelé le Remplacement Axial du Télescope Spatial Optique Correctif, ou COSTAR. En décembre 1993, l’équipage de STS-61 a passé 35 heures sur cinq sorties dans l’espace consécutives en installant COSTAR et une nouvelle version de WFPC, ce qui a également aidé à contrer la vision floue de Hubble.
La solution a fonctionné, et Hubble a passé les 16 années suivantes à envoyer des images claires et nettes des contrées lointaines de l’espace, à étudier les exoplanètes, à découvrir de nouvelles lunes de Pluton et à révéler les premières galaxies de l’univers. En 2009, la dernière mission de la navette au service de Hubble a remplacé ses instruments scientifiques par des versions plus récentes, avec leur propre optique corrective intégrée. Hubble n’avait plus besoin de ses lunettes, alors les astronautes ont enlevé COSTAR, faisant de la place pour un nouvel instrument de Spectrographe Cosmic Origins.
Chance et travail dur
« Presque chaque mission a un problème de conception », a déclaré Smeds lors d’une interview de l’ESA en 2005. Lorsque les ingénieurs et les scientifiques ont de la chance, ce problème de conception apparaît avant le lancement, où il peut être diagnostiqué et fixé sur le terrain. Mais la chance n’est pas toujours du côté de la science; il faut ensuite du travail acharné, une réflexion rapide et beaucoup de chance pour sauver une mission de la catastrophe.
La Source: http://bit.ly/2nddpd8
