Lancé en décembre 2013, le vaisseau spatial Gaia de l’ESA a pour mission de cartographier les emplacements et les mouvements de plus d’un milliard d’étoiles de la Voie lactée avec une extrême précision.
Mais être un satellite n’est pas chose aisée : l’espace est un endroit dangereux. Ces derniers mois, des poussières spatiales à très grande vitesse et la plus forte tempête solaire depuis 20 ans ont menacé la capacité de Gaia à effectuer les mesures précises qui font sa renommée.
En avril, une minuscule particule plus petite qu’un grain de sable a frappé Gaia à grande vitesse. Connues sous le nom de micrométéoroïdes, des millions de ces particules brûlent dans l’atmosphère terrestre chaque jour.
Mais Gaïa se trouve à 1,5 million de kilomètres de la Terre, au deuxième point de Lagrange Soleil-Terre (L2). Là-bas, loin de l’atmosphère protectrice de notre planète, Gaïa est souvent frappée par des particules comme celle-ci. Des impacts sont prévisibles et le vaisseau spatial a été conçu pour y résister.
Cet objet a cependant frappé Gaia à une vitesse très élevée et sous le mauvais angle, endommageant la couverture protectrice du vaisseau spatial.
L’impact a créé un petit espace qui a permis à la lumière parasite du soleil (environ un milliardième de l’intensité de la lumière directe du soleil ressentie sur Terre) de perturber occasionnellement les capteurs très sensibles de Gaia.
Les ingénieurs de Gaia étaient en train de résoudre ce problème lorsqu’ils ont été confrontés à un autre problème.
La « caméra à un milliard de pixels » du vaisseau spatial s’appuie sur une série de 106 dispositifs à couplage de charge (CCD), des capteurs qui convertissent la lumière en signaux électriques.
En mai, l’électronique contrôlant l’un de ces capteurs CCD est tombée en panne. C’était la première fois que Gaia était confronté à un problème depuis plus de 10 ans dans l’espace. Chaque capteur a un rôle différent et le capteur affecté était essentiel pour que Gaia puisse confirmer la détection des étoiles. Sans ce capteur pour valider ses observations, Gaia a commencé à enregistrer des milliers de fausses détections.
La cause de cette panne électronique n’est pas entièrement élucidée. Gaia a été conçue pour rester jusqu’à six ans dans l’espace, mais elle a survécu presque deux fois plus longtemps dans des conditions difficiles.
Au moment de l’échec, Gaia a été frappée par la même explosion violente de particules énergétiques provenant du soleil qui a déclenché des spectacles de lumière aurorale spectaculaires dans le monde entier.
Le vaisseau spatial a été construit pour résister aux radiations, mais pendant la période actuelle de forte activité solaire, il est poussé à ses limites.
Il est possible que la tempête ait été la goutte d’eau qui a fait déborder le vase pour cette pièce du matériel vieillissant du vaisseau spatial.
Les équipes Gaia du centre d’opérations ESOC de l’ESA, du centre technologique ESTEC et du centre d’astronomie ESAC, ainsi que les experts du fabricant du vaisseau spatial, Airbus Defence and Space, et les experts de la charge utile du Consortium de traitement et d’analyse des données, ont travaillé en étroite collaboration au cours des derniers mois pour enquêter, analyser et, finalement, résoudre ces problèmes.
« Gaia envoie généralement plus de 25 gigaoctets de données à la Terre chaque jour, mais cette quantité serait bien plus élevée si le logiciel embarqué du vaisseau spatial n’éliminait pas au préalable les fausses détections d’étoiles. »
« Les deux incidents récents ont perturbé ce processus. En conséquence, le vaisseau spatial a commencé à générer un grand nombre de fausses détections qui ont submergé nos systèmes », explique Edmund Serpell, ingénieur des opérations du vaisseau spatial Gaia à l’ESOC.
« Nous ne pouvons pas réparer physiquement le vaisseau spatial à 1,5 million de kilomètres de distance. Cependant, en modifiant soigneusement le seuil à partir duquel le logiciel de Gaia identifie un point lumineux faible comme une étoile, nous avons pu réduire considérablement le nombre de fausses détections générées à la fois par la lumière parasite et par les problèmes de CCD. »
Grâce au travail acharné et à la collaboration efficace de toutes les équipes impliquées, Gaia a récemment repris ses opérations de routine.
En fait, les ingénieurs ont profité de cette perturbation imprévue pour recentrer une dernière fois les optiques des télescopes jumeaux de Gaia. Grâce à cela, Gaia produit désormais des données de la meilleure qualité qu’il ait jamais produite.