Comment les sondes Voyager continuent de fonctionner des décennies après leur lancement

Pasadena, Californie (CNN) Lorsque les sondes Voyager ont été séparées pendant des semaines en 1977, personne ne s’attendait à ce que le vaisseau spatial jumeau s’étende de quatre ans à 45 ans et continue de fonctionner.

Désormais, l’équipe de la mission innove dans ses stratégies d’alimentation et d’instruments sur Voyager 1 et 2 pour permettre aux deux sondes de continuer à collecter des données précieuses tout en explorant un territoire interstellaire inexploré.

Voyager 1 est actuellement presque le vaisseau spatial le plus éloigné de la Terre Il se trouve à 15 milliards de miles (24 milliards de km), tandis que Voyager 2 a parcouru plus de 12 milliards de miles (20 milliards de km) depuis la Terre. Tous deux se trouvent dans l’espace interstellaire et sont les seuls engins spatiaux à opérer en dehors de l’héliosphère, la bulle solaire de champs magnétiques et de particules qui s’étend au-delà de l’orbite de Pluton.

En tant que seules extensions de l’humanité en dehors de la bulle protectrice de l’héliosphère, les deux sondes sont seules même dans leurs voyages cosmiques alors qu’elles voyagent dans des directions différentes.

Considérez les planètes du système solaire comme étant sur un même plan. La trajectoire de Voyager 1 l’a fait monter et sortir du plan planétaire après avoir dépassé Saturne, a déclaré Susan Dodd, chef de projet Voyager au Jet Propulsion Plane de la NASA, tandis que Voyager 2 est passé au-dessus de Neptune et s’est déplacé vers le bas et hors du plan planétaire. Laboratoire à Pasadena, Californie.

Les informations recueillies par ces sondes à longue durée de vie aident les scientifiques à découvrir la forme cométaire de l’héliosphère et comment elle protège la Terre des particules énergétiques et des radiations dans l’espace interstellaire.

Les données inestimables de Voyager 2 sont capturées et renvoyées sur Terre par ses cinq instruments scientifiques, tandis que Voyager 1 dispose toujours de quatre instruments opérationnels après l’échec de l’un d’entre eux lors de la mission précédente.

Mais Dodd a déclaré qu’il fallait beaucoup de soin et de surveillance pour que les « seniors » continuent de travailler.

« Je les décris en quelque sorte comme des sœurs jumelles », a déclaré Dowd à CNN. « L’un a perdu l’ouïe et a besoin d’appareils auditifs, et un autre a perdu le sens du toucher. Ainsi, ils échouent différemment avec le temps. Mais dans l’ensemble, ils sont en assez bonne santé pour leur âge. »

Les instruments conçus pour observer les planètes pendant que la sonde Voyager parcourait le système solaire dans les années 1980 ont été éteints pour réutiliser la mémoire pour la mission interstellaire qui a commencé en 1990. Voyager 1 a atteint la frontière atmosphérique en 2012, tandis que Voyager 2, plus lent, a traversé la frontière en 2018.

Les deux sondes Voyager reposent sur des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes. Une alimentation nucléaire perd 4 watts par an car le plutonium dont elle dépend se désintègre lentement et sa chaleur est convertie en électricité. Au fil du temps, l’équipe Voyager a ordonné aux sondes d’éteindre les radiateurs d’instruments et d’autres systèmes non essentiels.

« Mais (Voyager) devient également très froid et nous devons garder les conduites de carburant suffisamment chaudes, environ 2 degrés Celsius. » (35,6 degrés Fahrenheit). S’ils gèlent, nous pourrions perdre notre capacité à pointer vers la Terre. C’est donc un équilibre entre l’énergie et la chaleur et la façon dont nous exploitons le vaisseau spatial », a déclaré Dodd.

balance délicate

L’équipe a été agréablement surprise que les instruments aient été recalibrés pour devenir un peu plus sensibles lors de la collecte de données, car certains détecteurs Voyager fonctionnent mieux lorsqu’ils sont plus froids.

« Une façon de voir les choses », a déclaré Linda Spilker, scientifique du projet Voyager au Jet Propulsion Laboratory, « est de penser aux Voyagers comme des cabines au sommet d’une montagne, et il fait très froid là-bas. Éteignez les lumières à l’intérieur pour conserver votre énergie. Vous devez également baisser le thermostat, et avec ça fonctionne toujours très bien. »

Voyager 2 a commencé à utiliser une petite réserve de marche de secours qui faisait partie d’un mécanisme de sécurité, ce qui permettra au vaisseau spatial d’éteindre un autre instrument scientifique jusqu’en 2026, au lieu de cette année. Le mécanisme de sécurité, qui protège les instruments si le flux électrique sur le vaisseau spatial change radicalement, contient une petite quantité d’énergie qui agit comme un circuit de secours.

Désormais, cette puissance peut être utilisée pour faire fonctionner les instruments de Voyager 2.

Les systèmes électriques du vaisseau spatial sont encore largement stables, donc l’équipe a décidé que c’était un petit risque pour la plus grande récompense de pouvoir collecter des données scientifiques. L’équipe continuera à surveiller l’effort de Voyager 2 et agira en conséquence en cas de fluctuations.

Si cette stratégie fonctionne pour Voyager 2, elle pourrait également être mise en œuvre sur Voyager 1, où l’équipe devra envisager de fermer un autre instrument scientifique sur le vaisseau spatial en 2024.

« Au lieu d’éteindre un instrument scientifique, nous voudrions probablement faire quelque chose de très créatif, en termes d’ingénierie, afin d’obtenir une autre année de données scientifiques », a déclaré Dodd. « Il alimente le vaisseau spatial d’une manière pour laquelle il n’a jamais été conçu. »

L’instrument Plasma Science de Voyager 2 est toujours opérationnel, il peut donc prendre des mesures directes de la densité du plasma dans l’espace interstellaire. Le plasma spatial est constitué de particules chargées dont le mouvement est contrôlé par des forces électriques et magnétiques Nasa.

« Imaginez-le comme un océan d’espace avec des vagues, des turbulences et une activité constante, et les instruments Voyager peuvent mesurer ce qui se passe », a déclaré Spilker. « Avant de vous rendre dans un nouvel endroit, vous faites une prédiction de ce que vous pensez pouvoir trouver en y arrivant. Avec Voyager, nous avons appris à être surpris. »

Les scientifiques s’attendaient à ce que la densité du plasma diminue à mesure que Voyager s’éloignait du Soleil, mais elle a plutôt augmenté. Spilker a déclaré que les sondes peuvent mesurer et voir les chocs lorsqu’ils se propagent à partir du soleil.

Tant que Voyager 1 et 2 resteront en bonne santé, les sondes vieillissantes poursuivront probablement leurs missions record pour les années à venir.