Voyager 1 échappe au blocage de son propulseur à des milliards de kilomètres

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Des ingénieurs de l’Agence spatiale américaine (NASA) ont réussi à faire fonctionner un ensemble de moteurs de propulsion qui n’avaient pas été utilisés par le vaisseau spatial Voyager 1 depuis des décennies, afin de résoudre un problème qui pourrait empêcher le vaisseau spatial de 47 ans de communiquer avec la Terre. à des milliards de kilomètres.

Lorsque Voyager 1 s’est lancé dans l’espace le 5 septembre 1977, personne ne s’attendait à ce que la sonde soit encore opérationnelle aujourd’hui.

En raison de la durée de sa mission exceptionnellement longue, Voyager 1 a des problèmes pour faire vieillir ses pièces dans les régions froides extérieures à notre système solaire. Lorsqu’un problème survient, les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, doivent faire preuve de créativité tout en faisant attention à la façon dont le vaisseau spatial réagit à tout changement.

Voyager 1 est actuellement le vaisseau spatial le plus éloigné de la Terre, à environ 15 milliards de miles (24 milliards de km). Le vaisseau spatial opère en dehors de l’héliosphère – la bulle de champs magnétiques et de particules du Soleil qui s’étend bien au-delà de l’orbite de Pluton – où ses instruments échantillonnent directement l’espace interstellaire.

Plus tôt cette année, les ingénieurs ont découvert un problème lorsqu’un tuyau de carburant à l’intérieur de l’un des propulseurs du Voyager s’est bouché. Si les moteurs sont obstrués, ils ne pourront pas générer suffisamment de puissance pour maintenir la stabilité du vaisseau spatial. Les propulseurs du Voyager maintiennent le vaisseau spatial dans une orientation qui lui permet de communiquer avec la Terre.

Si Voyager 1 n’était pas positionné de manière à ce que son antenne soit pointée vers la Terre, le vaisseau spatial ne serait pas en mesure « d’entendre » les commandes du centre de contrôle ni de transmettre des données, selon Kala Cofield, spécialiste des relations avec les médias au JPL.

« Si les moteurs qui maintiennent l’antenne pointée vers la Terre se bloquent, ce sera la fin de la mission », a-t-elle déclaré.

L’équipe s’est rendu compte qu’elle devrait envoyer des commandes au vaisseau spatial pour passer à un autre ensemble de moteurs, mais la solution ne serait pas simple.

Ce n’est pas la première fois que Voyager 1 doit passer à un autre ensemble de propulseurs au cours des dernières décennies. Heureusement, le vaisseau spatial dispose de trois ensembles de propulseurs : deux ensembles de propulseurs pour la poussée et un ensemble dédié aux manœuvres de correction de trajectoire.

Voyager 1 a utilisé ses propulseurs à diverses fins lors de ses survols de Jupiter et de Saturne en 1979 et 1980, respectivement.

Désormais, le vaisseau spatial est sur une trajectoire fixe loin de notre système solaire, il n’a donc besoin que d’un seul ensemble de propulseurs pour maintenir son antenne pointée vers la Terre. Pour alimenter les propulseurs, l’hydrazine liquide est convertie en gaz et libérée en environ 40 courtes bouffées par jour pour maintenir Voyager 1 correctement orienté.

Au fil du temps, les ingénieurs ont découvert que le tube de carburant à l’intérieur des propulseurs pouvait être obstrué par du dioxyde de silicium, un sous-produit du vieillissement de la membrane en caoutchouc du réservoir de carburant. À mesure que les turbines se bouchent, elles génèrent moins d’énergie.

En 2002, l’équipe a ordonné à Voyager 1 de passer à un deuxième ensemble de propulseurs à poussée inverse lorsque le premier a montré des signes de blocage. Les ingénieurs sont ensuite revenus à l’ensemble moteur à inversion de poussée en 2018 lorsque le deuxième ensemble a également montré des signes de blocage.

Mais lorsque l’équipe a récemment examiné l’état des moteurs de correction de trajectoire du Voyager, ils étaient plus obstrués que les deux ensembles de moteurs précédents.

Lorsque l’équipe a initialement converti le Voyager en moteurs de correction de trajectoire il y a six ans, l’ouverture du tube mesurait 0,01 pouce (0,25 millimètres) de large. Mais maintenant, le blocage l’a réduit à 0,0015 pouces (0,035 millimètres), soit la moitié de la largeur d’un cheveu humain, selon la NASA.

Il est temps de revenir à un autre ensemble de transmissions spécifiques à l’attitude.

À mesure que Voyager 1 et sa sonde jumelle, Voyager 2, vieillissent, l’équipe de mission arrête lentement les systèmes non essentiels des deux vaisseaux spatiaux pour économiser l’énergie, y compris les chauffages. En conséquence, les composants de Voyager 1 étaient désormais beaucoup plus froids, et l’équipe savait qu’elle ne pouvait pas simplement envoyer une commande à Voyager 1 pour passer immédiatement à l’un des propulseurs unidirectionnels sans faire quelque chose pour les réchauffer.

Mais Voyager 1 n’a pas assez de puissance pour rallumer des radiateurs sans éteindre autre chose, et ses instruments scientifiques sont trop précieux pour être éteints s’ils ne se rallument pas, a déclaré l’équipe.

Après être revenue à la planche à dessin, l’équipe a réalisé qu’il était possible d’éteindre l’un des chauffages principaux du vaisseau spatial pendant environ une heure, ce qui permettrait aux ingénieurs d’allumer les chauffages du propulseur et d’effectuer le changement en toute sécurité.

Ce plan a fonctionné et le 27 août, Voyager 1 comptait à nouveau sur l’un de ses groupes de propulsion d’origine pour maintenir le contact avec la Terre.

L’équipe a pris des mesures pour moins utiliser ses propulseurs et espère pouvoir utiliser encore deux ou trois ans par rapport au lot initial, a déclaré Todd Barber, ingénieur en propulsion du Voyager.

Une fois que le vaisseau spatial a épuisé cet ensemble de propulseurs, la seule option restante de Voyager 1 est un autre ensemble de propulseurs déjà obstrué.

« Toutes les décisions que nous devrons prendre à l’avenir nécessiteront beaucoup plus d’analyse et de prudence qu’auparavant », a déclaré Susan Dodd, responsable du projet Voyager, dans un communiqué.

Voyager 2 a également subi des échanges de propulsion en 1999 et 2019, et « la situation y est moins désastreuse », a déclaré Barber. Voyager 2 a parcouru plus de 20 milliards de kilomètres depuis la Terre.

Les informations recueillies par ces sondes à longue durée de vie aident les scientifiques à mieux comprendre la forme comète de l’héliosphère et la façon dont elle protège la Terre des particules énergétiques et des rayonnements dans l’espace interstellaire.