Le Jupiter Icy Moons Explorer de l'Agence spatiale européenne (Juice) est sur la bonne voie pour son survol de la gravité à Vénus le 31 août, à la suite de la résolution réussie d'une anomalie de communication spatiale qui a temporairement rompu le contact avec la Terre.
Le problème, qui a émergé lors d'une réussite de la station terrestre de routine le 16 juillet, a temporairement perturbé la capacité de Juice à transmettre des informations sur sa santé et son statut (télémétrie).
Grâce à l'action Swift et coordonnée des équipes de l'European Space Operations Center (ESOC) de l'ESA à Darmstadt, en Allemagne, et le fabricant de Juice, Airbus, la communication a été restauré à temps pour se préparer à la prochaine rencontre planétaire.
Le jus se tait
L'anomalie a commencé lorsque l'antenne de l'espace profond de l'ESA à Cebreros, en Espagne, n'a pas réussi à établir le contact avec le jus à l'heure prévue de 04:50 CEST le 16 juillet. Les vérifications initiales ont exclu les problèmes de la station au sol, ce qui a provoqué une escalade à l'équipe de contrôle des jus de l'ESOC. Les tentatives pour atteindre le vaisseau spatial via la nouvelle station Norcia d'ESA ont également échoué, confirmant que le problème était à bord.
Sans signal et sans télémétrie, les ingénieurs craignaient que le jus puisse entrer en mode de survie – une configuration de dernière contrainte qui est déclenchée par plusieurs défaillances du système embarquées. Dans un tel état, le vaisseau spatial tourne lentement, balayant son antenne sur la terre une fois par heure. Cependant, aucun signal intermittent de ce type n'a été détecté.
« Perdre le contact avec un vaisseau spatial est l'un des scénarios les plus graves auxquels nous pouvons affronter », a déclaré Angela Dietz, responsable des opérations de vaisseau spatial Juice. « Sans télémétrie, il est beaucoup plus difficile de diagnostiquer et de résoudre la cause profonde d'un problème. »
L'attention s'est tournée vers le sous-système des communications. Les ingénieurs soupçonnaient soit un désalignement de l'antenne à gain moyen du jus, soit une défaillance de l'émetteur de signal ou de l'amplificateur.
Deux stratégies de récupération ont été prises en compte: en attendant la prochaine réinitialisation des engins spatiaux automatiques dans 14 jours, ou en envoyant des commandes «aveugles» dans l'espace dans la direction que le jus devrait être et espérer qu'ils sont reçus par l'une des antennes à faible gain de secours.
« L'attente n'était pas une option », a expliqué Angela. « Nous avons dû agir rapidement. Attendre deux semaines pour la réinitialisation aurait signifié retarder des préparatifs importants pour le Vénus Flyby. »
20 heures de dépannage
Les aveugles étaient un défi: Juice était à environ 200 millions de km de la Terre et situé de l'autre côté du soleil. Il a fallu à chaque tentative de sauvetage 11 minutes pour atteindre le vaisseau spatial, et l'équipe a ensuite dû attendre encore 11 minutes pour déterminer s'ils avaient réussi.
Six tentatives pour orienter l'antenne à gain moyen vers la Terre ont échoué. Les efforts de récupération se sont poursuivis pendant la nuit, dure près de 20 heures et en se concentrant sur la mise sous tension manuelle des systèmes de communication embarqués de Juice.
Finalement, une commande a réussi à atteindre le jus et à déclencher une réponse. La commande a activé l'amplificateur de signal qui augmente la force du signal que le jus envoie vers la Terre. Le contact a été rétabli et le jus s'est avéré être en excellent état. Aucun système n'avait échoué et toute télémétrie était nominale.
La cause profonde a été retracée à un bogue de synchronisation logicielle. La fonction logicielle qui allume et désactivez l'amplificateur de signal s'appuie sur une minuterie interne. Cette minuterie compte constamment et redémarre à partir de zéro une fois tous les 16 mois. Si la fonction utilise la minuterie au moment exact qu'il redémarre, l'amplificateur reste éteint et le signal de Juice est trop faible pour détecter la Terre.
« C'était un bug subtil, mais que nous étions prêts à enquêter et à résoudre », a déclaré Angela. « Nous avons identifié un certain nombre de façons possibles de nous assurer que cela ne se reproduira pas, et nous décidons maintenant quelle solution serait la meilleure à mettre en œuvre. »
Tout clair pour le Vénus Flyby
Malgré les enjeux élevés et la complexité technique, la reprise de l'équipe des opérations de mission de l'ESA a été réalisée avec un minimum de perturbation.
« C'était un exemple de manuel de travail d'équipe sous pression », a déclaré Angela. « Grâce à l'approche calme et méthodique de l'équipe, nous avons pu récupérer du jus sans aucun impact durable sur la mission. »
Avec l'anomalie derrière eux, l'équipe de jus a remis leur attention aux préparatifs du Vénus Flyby. Juice passera son point le plus proche de Vénus à 7:28 CEST le dimanche 31 août alors qu'il termine la deuxième des quatre passes décisives prévues.
Conçu pour l'environnement froid et sombre de Jupiter, le jus doit s'adapter à la chaleur solaire intense près de Vénus. Pour protéger ses composants sensibles, le vaisseau spatial utilise son antenne principale à gain élevé comme bouclier thermique. En raison de contraintes thermiques, ses instruments de télédétection ne peuvent pas être actifs pendant le survol, et donc aucune image de Vénus ne sera capturée.
Voyage de Juice à Jupiter
Pour aller directement à Jupiter, le jus aurait dû quitter la Terre avec une vitesse de 11 km / s. Cependant, le jus est l'un des vaisseaux spatiaux interplanétaires les plus lourds jamais lancés, à près de 6000 kg. Avec une charge utile aussi massive, son lanceur Ariane 5 a fourni une vitesse d'évasion de 2,5 km / s.
Le vaisseau spatial utilise des manœuvres d'assistants de gravité pour ramasser le reste de la vitesse requise. Le jus utilisera la gravité de Vénus cette semaine pour plier son orbite autour du soleil et gagnera la vitesse par rapport à la Terre sans utiliser de carburant.
Le Vénus Flyby donnera un coup de pouce significatif à Juice. Lors de sa prochaine rencontre sur la Terre en septembre 2026, le vaisseau spatial aura atteint la vitesse de transfert de Jupiter requise de 11 km / s. Cependant, Jupiter ne sera pas encore au bon endroit pour envoyer du jus vers lui.
Juice utilisera le sur terre en 2026 pour affiner davantage sa trajectoire. Après une orbite de plus autour du soleil, le vaisseau spatial retournera sur Terre pour un dernier survol en janvier 2029. Ce survol sera utilisé pour envoyer du jus sur une trajectoire de transfert qui intercepte Jupiter en juillet 2031.
