Un délai de transmission d'une journée change tout
Piloter Voyager 1 est une leçon de latence extrême. À environ une journée-lumière de la Terre, une commande radio met près de 24 heures pour atteindre la sonde. Le centre de contrôle attend ensuite une journée complète pour obtenir confirmation, créant une boucle de rétroaction de près de 48 heures pour l'instruction la plus simple.
Cette distance immense signifie que le centre de contrôle ne peut pas « piloter » Voyager 1 comme un drone. Au lieu de cela, les systèmes embarqués doivent exécuter des séquences de commandes complexes et protéger la sonde de manière autonome. Les ingénieurs téléchargent des instructions précises, puis attendent patiemment la télémétrie confirmant leur exécution, un processus exigeant une planification méticuleuse et une autonomie robuste de la part de la sonde.
Lancée en 1977 pour une mission prévue pour durer seulement quelques années, Voyager 1 a défié toutes les attentes. Cet avant-poste scientifique, alimenté par du plutonium en désintégration, continue de transmettre des données depuis l'au-delà des planètes, témoignant de sa conception initiale et de l'ingéniosité constante de la NASA. Sa durée de vie extraordinaire nécessite une maintenance à distance continue et sans précédent.
Six ordinateurs, moins de mémoire qu'une photo
Voyager 1 fonctionne avec trois sous-systèmes informatiques principaux, chacun doté d'une sauvegarde redondante, totalisant six ordinateurs embarqués. Le Computer Command Subsystem (CCS) traite les séquences de mission et gère la protection contre les pannes. Le Attitude and Articulation Control Subsystem (AACS) maintient l'orientation de la sonde et le pointage de l'antenne vers la Terre. Le Flight Data Subsystem (FDS) collecte, formate et compresse la télémétrie scientifique et technique pour la transmission.
Au total, ces six ordinateurs possèdent à peine 69 kilo-octets de mémoire, soit moins qu'une seule photographie haute résolution sur un smartphone moderne. Les ingénieurs ont écrit le logiciel original en langage assembleur, laissant un espace libre minimal au lancement. Un programmeur a noté que l'ordinateur de pointage n'avait plus que deux mots de mémoire disponibles.
Il est crucial de noter que la mémoire de Voyager était reprogrammable. Contrairement à la rope memory câblée des missions Apollo, qui était immuable après le lancement, la conception de Voyager permettait aux ingénieurs de télécharger des modifications logicielles. Cette capacité s'est avérée indispensable, permettant des mises à jour et des réparations critiques des décennies après le début de sa mission, incluant 18 changements logiciels envoyés rien que lors du survol de Jupiter en 1979.
La NASA a déplacé du code autour d'une puce défectueuse
Novembre 2023 a apporté un nouveau défi : Voyager 1, recevant toujours des commandes, a commencé à transmettre uniquement un motif illisible et répétitif de uns et de zéros. Le Flight Data Subsystem (FDS), responsable de l'empaquetage des données scientifiques et techniques, avait mal fonctionné, aveuglant efficacement le contrôle au sol.
Les ingénieurs ont lancé un diagnostic à distance en mars 2024, en envoyant une commande de « sondage » ciblée pour provoquer une lecture de la mémoire. Cette manœuvre a révélé la panne : une seule puce mémoire défectueuse avait corrompu environ 3 % de la mémoire du FDS. Cette défaillance, petite mais critique, a rendu d'immenses quantités de données inintelligibles.
Sans grand bloc de mémoire contigu disponible, l'équipe a conçu une solution audacieuse. Ils ont minutieusement divisé le code affecté en fragments plus petits et ont déplacé ces morceaux dans des espaces mémoire inutilisés et dispersés. Surtout, ils ont ensuite réécrit chaque point de référence dans le logiciel du FDS pour refléter ces nouveaux emplacements, traduisant les changements en binaire à la main, sans outils de développement logiciel conventionnels ni sonde spatiale de test physique.
Cette réparation complexe s'est déroulée par étapes. Les données d'ingénierie, détaillant l'état de santé du vaisseau spatial, sont revenues en avril 2024, marquant la première télémétrie lisible en cinq mois. En juin, les données scientifiques de tous les instruments en fonctionnement ont repris leur transmission, un témoignage de l'ingéniosité de l'équipe. Pour plus de détails sur l'histoire de la mission et ses opérations en cours, explorez Voyager - NASA Science.
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Le prochain ennemi est l'énergie, pas la distance
Le prochain grand défi de Voyager 1 est l'énergie. Le vaisseau spatial maintient l'alignement de son antenne vers la Terre en utilisant des thrusters (propulseurs), qui s'allument par intermittence pour corriger son orientation. Cependant, le vieillissement des composants du système de carburant, en particulier une pièce en caoutchouc dans le réservoir, libère du dioxyde de silicium, réduisant progressivement les minuscules passages de carburant de 0,25 mm à environ 0,035 mm. Ce colmatage menace la fiabilité des propulseurs, rendant le pointage précis de plus en plus difficile.
Cette bataille d'ingénierie impacte directement le power budget (budget énergétique) de la mission. Voyager 1 fonctionne grâce à des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes (RTG) qui convertissent la chaleur du plutonium en décomposition en électricité. Ces générateurs perdent environ 4 watts de puissance chaque année. Pour compenser cette diminution, les ingénieurs de la NASA doivent éteindre sélectivement des chauffages ou des instruments scientifiques, garantissant ainsi que les systèmes essentiels comme les communications et le contrôle d'attitude restent opérationnels. Huit des dix instruments de Voyager 1 sont désormais éteints.
Le Deep Space Network doit toujours capturer un signal de plus en plus faible provenant d'un vaisseau spatial situé à près d'un jour-lumière de distance. Bien que la NASA s'attende à ce qu'au moins un instrument continue de fonctionner jusqu'aux années 2030 et que les communications persistent jusqu'en 2036 environ, la puissance restante et les instruments opérationnels dicteront en fin de compte combien de temps Voyager 1 pourra transmettre des données depuis l'espace interstellaire. Chaque année rapproche la mission de sa conclusion silencieuse.
Foire aux questions
Quelle est la capacité mémoire de Voyager 1 ?
Ses six ordinateurs ont environ 69 kilo-octets de mémoire au total, selon les sources.
Combien de temps faut-il pour communiquer avec Voyager 1 ?
Un signal radio met environ une journée pour voyager dans un sens à des distances d'un jour-lumière, donc une commande et sa réponse peuvent prendre environ deux jours.
Comment la NASA a-t-elle corrigé le problème de données de 2023 de Voyager 1 ?
Les ingénieurs ont identifié une puce mémoire défaillante, ont déplacé le code affecté dans des espaces libres plus petits et ont mis à jour les références du programme à distance.
Voyager 1 peut-elle encore envoyer des données scientifiques ?
Elle a renvoyé des données scientifiques après la réparation logicielle de 2024, bien que ses instruments et son alimentation électrique soient gérés au fur et à mesure que le vaisseau vieillit.