Les ingénieurs travaillant sur la sonde Voyager 1 de la NASA ont réussi à résoudre un problème avec les propulseurs du vaisseau spatial, qui maintiennent l’explorateur lointain pointé vers la Terre afin qu’il puisse recevoir des commandes, envoyer des données d’ingénierie et fournir les données scientifiques uniques qu’il collecte.
Après 47 ans, un tube de carburant à l’intérieur des propulseurs s’est obstrué avec du dioxyde de silicium, un sous-produit qui apparaît avec le temps à partir d’un diaphragme en caoutchouc dans le réservoir de carburant du vaisseau spatial. L’obstruction réduit l’efficacité avec laquelle les propulseurs peuvent générer de la force. Après des semaines de planification minutieuse, l’équipe a remplacé le vaisseau spatial par un autre ensemble de propulseurs.
Les propulseurs sont alimentés par de l’hydrazine liquide, qui est transformée en gaz et libérée par bouffées de quelques dizaines de millisecondes pour incliner doucement l’antenne du vaisseau spatial vers la Terre. Si le propulseur obstrué était en bon état, il devrait effectuer environ 40 de ces courtes impulsions par jour.
Les deux sondes Voyager sont équipées de trois groupes de propulseurs : deux groupes de propulseurs de propulsion d’attitude et un groupe de propulseurs de manœuvre de correction de trajectoire. Lors des survols planétaires de la mission, les deux types de propulseurs ont été utilisés à des fins différentes. Mais comme Voyager 1 suit une trajectoire inchangée hors du système solaire, ses besoins en propulseurs sont plus simples, et l’un ou l’autre groupe de propulseurs peut être utilisé pour pointer le vaisseau spatial vers la Terre.
En 2002, l’équipe d’ingénierie de la mission, basée au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, a remarqué que certains tubes de carburant de la branche des propulseurs de propulsion d’attitude utilisés pour le pointage étaient obstrués. L’équipe est donc passée à la deuxième branche. Lorsque cette branche a montré des signes d’obstruction en 2018, l’équipe est passée aux propulseurs de manœuvre de correction de trajectoire et utilise cette branche depuis lors.
Désormais, ces tubes de propulseur de correction de trajectoire sont encore plus obstrués que les branches d’origine ne l’étaient lorsque l’équipe les a échangés en 2018.
Les tubes obstrués sont situés à l’intérieur des propulseurs et dirigent le carburant vers les lits catalytiques, où il est transformé en gaz. (Ces tubes sont différents des tubes de carburant qui envoient l’hydrazine aux propulseurs.) Alors que l’ouverture du tube ne mesurait à l’origine que 0,01 pouce (0,25 millimètre) de diamètre, l’obstruction l’a réduite à 0,0015 pouce (0,035 mm), soit environ la moitié de la largeur d’un cheveu humain. En conséquence, l’équipe a dû revenir à l’une des branches de propulseurs à propulsion d’attitude.
Réchauffer les propulseurs
Le changement de 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. La mission a éteint tous les systèmes non essentiels à bord, y compris certains chauffages, sur les deux vaisseaux spatiaux afin de préserver leur alimentation électrique progressivement réduite, générée par la désintégration du plutonium.
Si ces mesures ont permis de réduire la consommation d’énergie, elles ont également entraîné un refroidissement du vaisseau spatial, un effet aggravé par la perte d’autres systèmes non essentiels qui produisaient de la chaleur. Par conséquent, les branches des propulseurs de propulsion d’attitude sont devenues froides et leur mise en marche dans cet état pourrait les endommager, rendant les propulseurs inutilisables.
L’équipe a décidé que la meilleure option serait de chauffer les propulseurs avant de procéder à l’interrupteur en allumant les éléments de chauffage considérés comme non essentiels. Cependant, comme pour de nombreux défis auxquels l’équipe de Voyager a été confrontée, cette solution a posé un problème : l’alimentation électrique du vaisseau spatial est si faible que l’activation des éléments de chauffage non essentiels nécessiterait que la mission éteigne quelque chose d’autre pour fournir aux éléments de chauffage suffisamment d’électricité, et tout ce qui fonctionne actuellement est considéré comme essentiel.
Après avoir étudié la question, ils ont exclu de désactiver l’un des instruments scientifiques encore en fonctionnement pendant une durée limitée, car il y a un risque que l’instrument ne se remette pas en marche. Après des études et une planification supplémentaires, l’équipe d’ingénieurs a déterminé qu’elle pouvait en toute sécurité désactiver l’un des principaux chauffages du vaisseau spatial pendant une heure, libérant ainsi suffisamment d’énergie pour allumer les chauffages des propulseurs.
Cela a fonctionné. Le 27 août, ils ont confirmé que la branche de propulseurs nécessaire était de nouveau en action, aidant à orienter Voyager 1 vers la Terre.
« Toutes les décisions que nous devrons prendre à l’avenir nécessiteront beaucoup plus d’analyse et de prudence qu’auparavant », a déclaré Suzanne Dodd, chef de projet de Voyager au Jet Propulsion Laboratory, qui gère Voyager pour la NASA.
Les sondes explorent l’espace interstellaire, la région située à l’extérieur de la bulle de particules et des champs magnétiques créés par le Soleil, où aucun autre vaisseau spatial ne devrait se rendre avant longtemps. L’équipe scientifique de la mission s’efforce de maintenir les sondes Voyager en activité le plus longtemps possible, afin qu’elles puissent continuer à révéler à quoi ressemble l’environnement interstellaire.