Crédit d'image: NASA
L'espace profond est froid. Très froid. C’est un problème, surtout si vous volez dans un vieux vaisseau spatial. Et vos alimentations diminuent. Et les conduites de carburant pourraient geler à tout moment. Oh, et au fait, vous devez continuer à voler pendant treize ans de plus.
Cela ressemble à un thriller de science-fiction, mais cela arrive vraiment au vaisseau spatial Ulysses de la NASA / Agence spatiale européenne.
Ulysse a été lancé en 1990 sur une mission de cinq ans pour étudier le soleil. L'engin a recueilli de nouvelles données sur la vitesse et la direction du vent solaire. Il a découvert la forme 3D du champ magnétique du soleil. Il a enregistré des éruptions solaires sur le soleil et des éruptions super-solaires d'étoiles à neutrons éloignées. Ulysse a même survolé la queue de la comète Hyakutake, une rencontre inattendue qui a ravi les astronomes.
La mission devait se terminer en 1995, mais Ulysse a trop réussi à quitter. La NASA et l'ESA ont accordé trois extensions, la dernière en février 2004. Ulysse devrait continuer jusqu'en 2008, soit treize ans de plus que prévu.
La mission prolongée d'Ulysse, comme auparavant, est d'étudier le soleil. Mais pour l'instant Ulysse est loin de notre star. C'est avoir une rencontre avec Jupiter, étudier la planète géante et son champ magnétique. La lumière du soleil là-bas est 25 fois moins intense que ce que nous vivons sur Terre, et Ulysse devient dangereusement froid.
Dans les années 80, alors qu'Ulysse était encore sur Terre et assemblé, les planificateurs de mission savaient que le vaisseau spatial devrait supporter des températures basses. Ils ont donc installé des dizaines de radiateurs, tous alimentés par un générateur thermoélectrique de radioisotopes, ou «RTG». Ces radiateurs ont gardé Ulysse confortablement au chaud.
Mais il y a un problème: le RTG s'estompe.
«La puissance de sortie du RTG a chuté depuis le lancement du vaisseau spatial», explique Nigel Angold, responsable des opérations de l'engin spatial Ulysses ESA au JPL. La puissance RTG s'estompe naturellement à mesure que sa source radioactive se désintègre. C’est comme prévu. Les planificateurs ne s’attendaient pas à 13 ans d’opérations supplémentaires.
«Lors du lancement d'Ulysse en 1990, le RTG produisait 285 watts. Maintenant, il est réduit à 207 watts - à peine assez de puissance pour faire fonctionner les instruments scientifiques et les radiateurs en même temps », note Angold.
À l'intérieur d'Ulysse, la température varie d'un endroit à l'autre. «De nombreux instruments scientifiques sont déjà en dessous de zéro (0 C)», explique Fernando Castro, ingénieur thermique d'Ulysse. "Ça va, car ils peuvent fonctionner à basse température." Mais les conduites de carburant sont une autre affaire. Ils planent à environ 3 degrés au-dessus de zéro, "et s'ils gèlent, nous avons des ennuis."
Les conduites de carburant sont essentielles à la mission. Ils délivrent un propulseur hydrazine aux huit propulseurs du navire. Chaque semaine environ, les contrôleurs au sol déclenchent les propulseurs pour garder l'antenne radio d'Ulysse dirigée vers la Terre. Les propulseurs ne fonctionneront pas si l'hydrazine gèle. Pas de propulseurs signifie pas de communication. La mission serait perdue.
Environ huit mètres de conduite de carburant serpentent à travers le vaisseau spatial. Chaque virage est un point froid possible, un endroit où l'hydrazine peut commencer à se solidifier. "Si l'hydrazine gèle quelque part, je ne sais pas si nous pouvons à nouveau la décongeler en toute sécurité", s'inquiète Castro. Lorsque l'hydrazine dégèle, elle se dilate, peut-être suffisamment pour rompre les conduites de carburant. Le propulseur d'Ulysse s'effondrerait inutilement dans l'espace.
La température à un point donné le long des conduites de carburant est incroyablement sensible à ce qui se passe ailleurs dans le vaisseau spatial. L'activation d'un instrument scientifique «ici» peut provoquer un frisson «là-bas», car il coupe le courant d'un des radiateurs. Faire fonctionner un propulseur, lire ou enregistrer des données: presque tout pourrait perturber l'équilibre thermique délicat d'Ulysse.
Ci-dessus: l'intérieur compliqué d'Ulysse. Les blocs sombres sont des instruments scientifiques et d'autres appareils. Les conduites de carburant, désignées en rouge, bleu et vert, mènent d'un réservoir central d'hydrazine aux propulseurs. Cliquez ici pour voir les zones les plus vulnérables au gel.
Même le simple fait d'envoyer un message au vaisseau spatial peut causer des problèmes. L'ingénieur système Andy McGarry se souvient: «Le mois dernier, nous envoyions de nouvelles commandes à Ulysse lorsque la température a commencé à baisser, jusqu'à 0,8 degrés C près des conduites de carburant. Nous étions à moins d'un degré du point de congélation de l'hydrazine, trop près pour le confort. »
Les ingénieurs ont rapidement compris le problème. "Tous les instruments scientifiques d'Ulysse avaient été activés pour étudier Jupiter", explique McGarry, "et cela poussait le RTG à sa limite." Ulysse aurait du mal à prendre en charge même un autre appareil. Mais lorsqu'un signal est arrivé de la Terre, un autre appareil s'est allumé automatiquement: le décodeur, qui traduit les signaux radio en un flux de zéros et de zéros compris par les ordinateurs d'Ulysse. «Le décodeur volait de l'électricité aux radiateurs.»
Depuis lors, les contrôleurs au sol ont appris à garder leurs transmissions à Ulysse brèves, de sorte que la température ne peut pas descendre très loin.
Ulysse est sur le point de se détourner de Jupiter et de retourner au soleil. Finalement, le chauffage solaire maintiendra l'hydrazine au chaud, et les radiateurs embarqués peuvent être éteints, "mais cela n'arrivera qu'en 2007", explique Angold. Pendant ce temps, les ingénieurs du JPL surveillent constamment le vaisseau spatial.
Le scientifique de mission Steve Suess du Marshall Space Flight Center de la NASA pense que cela en vaut la peine. "La mission prolongée nous donne une chance d'en apprendre beaucoup plus sur le soleil." Le minimum solaire est particulièrement intéressant. L'activité solaire croît et décroît tous les 11 ans, explique-t-il. Ulysses a étudié la phase silencieuse du soleil, Solar Minimum, entre 1994 et 1995. Maintenant, Ulysses peut recommencer. «Le prochain minimum solaire est prévu vers 2006», explique Suess, «mais ce ne sera pas le même qu'auparavant.» En 2001, le champ magnétique du soleil a basculé. Le pôle nord s'est déplacé vers le sud et vice versa. Magnétiquement parlant, le soleil est désormais à l'envers. Comment cela affectera-t-il le minimum solaire?
Peut-être qu'Ulysse le découvrira? s'il ne gèle pas à mort en premier.
Source d'origine: NASA Science Story
