La conjonction solaire de Mars se produit environ tous les 25 mois, perturbant la communication avec les missions martiennes. En 2023, Mars passera directement derrière le Soleil, provoquant une panne totale de communication pendant environ un jour et demi. Cet événement met en lumière les défis de la communication interplanétaire et la nécessité d’une planification et d’une technologie avancées.
L’espace entre la Terre et Mars regorge généralement de données scientifiques, de télémétrie et de commandes allant et venant de près d’une douzaine de missions sur la planète rouge. Mais pendant environ un jour et demi en novembre, la communication entre les planètes restera silencieuse alors que Mars passera derrière le Soleil.
C’est la saison de la conjonction
La conjonction solaire pour Mars se produit environ une fois tous les 25 mois. Pendant la conjonction, Mars est située du côté opposé du Soleil à la Terre.
Au moment de la conjonction, les signaux radio utilisés pour envoyer des commandes de la Terre au vaisseau spatial et pour recevoir des signaux du vaisseau spatial peuvent être perturbés par l’atmosphère active du Soleil – la couronne solaire.
Cette image a été acquise à l’aide de la caméra de surveillance visuelle (VMC) du vaisseau spatial Mars Express de l’ESA le 10 novembre 2023 à 06:28:27 UTC. Elle a été prise à une altitude de 7690,16 km au-dessus de Mars, lors de l’orbite Mars Express numéro 25073 et de la conjonction solaire martienne de 2023. Crédit : ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
La période de temps pendant laquelle les communications sont considérablement perturbées dépend de la taille et de la puissance de l’équipement de communication d’un vaisseau spatial martien, mais se produit généralement lorsque l’angle dans le ciel entre le Soleil et Mars vu de la Terre est compris entre 3 et 4°.
En 2023, cette période s’étend de début novembre à début décembre.
En raison de cette perturbation, les contrôleurs de mission ne peuvent pas envoyer de commandes de manière fiable ni recevoir de données de leur vaisseau spatial. Des précautions particulières doivent être prises.
Pendant la saison des conjonctions, la couronne solaire interfère avec les signaux radio utilisés pour communiquer avec les missions sur Mars.
Crédit : ESA/AOES Medialab, CC BY-SA 3.0 IGO
Se préparer aux défis de communication
Pour Mars Express et ExoMars Trace Gas Orbiter de l’ESA (connus sous les noms de MEX et TGO, car nous apprécions nos acronymes), cela signifie « relier » toutes les instructions critiques dont le vaisseau spatial aurait besoin pour fonctionner sans aucun contact avec la Terre pendant toute la période. Cela représente trois ou quatre semaines de commandes alors que nous n’envoyons normalement qu’une semaine à la fois.
Bien entendu, ces conjonctions affectent également les missions d’autres agences spatiales – et ce genre de chose n’est pas propre à Mars.
Vue générée de Mars derrière le Soleil vu de la Terre pendant la conjonction solaire de 2023. Pendant la conjonction, il est difficile, voire impossible, d’échanger des données entre les engins spatiaux sur Mars et les stations au sol sur Terre comme la couronne solaire ou, rarement, le disque de le Soleil lui-même, interférer ou obstruer les communications radio. Crédit : ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Stations au sol à pleine puissance !
En raison des perturbations causées par l’atmosphère du Soleil pendant la saison des conjonctions, nous devons réduire la quantité de données que nous échangeons avec MEX et TGO.
Nous avons par exemple réduit la quantité de données que nous « transmettons » au MEX de 2 000 bits par seconde à seulement 250, et réduisons la quantité de données que MEX envoie vers la Terre à seulement 300 bits par seconde.
Nous réglons également nos stations au sol Estrack sur la puissance d’émission maximale pour nous assurer que notre vaisseau spatial nous entend haut et fort malgré la perturbation, c’est-à-dire que nous utilisons une voix plus forte mais prononçons moins de mots.
Vue depuis la webcam de la station au sol pour l’espace lointain de l’ESA à New Norcia, en Australie occidentale, alors que l’antenne communique avec le vaisseau spatial Mars Express de l’ESA, le 10 novembre 2023. Crédit : ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Cela limite le type d’informations que MEX peut envoyer à ses opérateurs sur Terre aux données « d’entretien » – état de santé et télémétrie – et est trop faible pour que MEX puisse envoyer des données scientifiques.
Comme un plongeur retenant son souffle, toutes les données recueillies par les instruments du MEX pendant la période de conjonction doivent être stockées dans la mémoire embarquée limitée jusqu’à la fin de la période.
Qu’est-ce qui rend la conjonction 2023 particulière ?
Mars Express est arrivé sur la planète rouge le 25 décembre 2003 et constitue l’une des missions européennes les plus anciennes. L’équipe a célébré les 20 ans du lancement cet été avec la toute première webdiffusion en direct depuis une autre planète.
Ce sera la dixième conjonction solaire du MEX et la troisième de TGO. Cependant, comme les orbites de Mars et de la Terre ont des inclinaisons légèrement différentes, Mars ne passe généralement pas directement derrière le Soleil.
Il y a vingt ans, le 2 juin 2003, l’orbiteur Mars Express de l’ESA était lancé et commençait son voyage vers la planète rouge – la toute première mission européenne vers Mars. Crédit : ESA
La conjonction de 2023 est inhabituelle dans la mesure où ce sera la première fois que Mars passera derrière le disque du Soleil depuis l’arrivée des deux vaisseaux spatiaux de l’ESA.
Pendant que Mars sera derrière le Soleil, pendant environ un jour et demi les 17 et 18 novembre, la communication avec MEX et TGO ne sera pas seulement limitée, elle sera impossible.
Ces fenêtres de communication limitée, voire impossible, entre la Terre et Mars constitueront également un défi pour les futurs colons humains.
Êtes-vous inquiet?
« Au début de la mission, l’équipe était très prudente quant aux conjonctions », explique James Godfrey, responsable des opérations spatiales pour Mars Express. « Si quelque chose tourne mal pendant la période de conjonction, il pourrait être difficile de récupérer le vaisseau spatial jusqu’à ce qu’il soit terminé.
« Nous avions l’habitude de suspendre toutes les opérations scientifiques. Mais au fil des années, nous n’avons connu que des perturbations mineures. »
Les orbites des planètes intérieures les 17 et 18 novembre 2023. Mars et la Terre sont situées de part et d’autre du Soleil, marquant la conjonction solaire de 2023. Crédit : ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
« En 2019, nous avons découvert que nous pouvions continuer à utiliser certains instruments du MEX de manière limitée, à condition que toutes les commandes soient téléchargées avant le début de la saison et que toutes les données scientifiques soient stockées à bord jusqu’à la fin de la saison.
« À l’origine, la planification des conjonctions était un processus très manuel », explique James Godfrey. « Mais au fil des années, c’est devenu largement une routine. »
Peter Schmitz, responsable des opérations spatiales chez Trace Gas Orbiter, ajoute : « Grâce à sa plus grande antenne de communication et à sa capacité de stockage de données, TGO est en mesure de poursuivre ses activités de relais de données pour les actifs de surface de Mars tout au long de la période de conjonction – même lorsque Mars est directement derrière la planète. Soleil – et préparez-vous à relier toutes les données stockées à la Terre lorsqu’il sera à nouveau possible de le faire en toute sécurité.
