Mars Climate Orbiter

Un petit tour, et puis s'en va ...

 Mars Climate Orbiter


La manœuvre d'insertion orbitale

Le 23 septembre 1999 à 10:41 heure française débutait la mise en orbite de la sonde Mars Climate Orbiter. La manœuvre d'insertion en orbite martienne (MOI, Mars Orbit Insertion) était l'une des phases les plus critiques de la mission. La sonde suit à ce moment là une procédure entièrement automatique et lorsque la manœuvre commence, plus rien ne peut stopper son déroulement.

Le principe de la manœuvre d'insertion orbitale est assez simple. Mars Climate Orbiter arrive sur Mars comme un bolide. Pour se placer en orbite martienne, il est nécessaire de la ralentir suffisamment pour qu'elle puisse être happée par le champ de gravité de Mars. Si le moteur ne s'allume pas ou si le freinage n'est pas assez fort, la sonde survole Mars puis dépasse la planète en continuant sur sa lancée. La mise en orbite n'est plus possible et la sonde poursuit sa route à travers le système solaire sur une orbite héliocentrique. Dans le cas de Mars Climate Orbiter, le moteur doit fonctionner pendant 16 minutes et 23 secondes pour assurer un freinage suffisant. Pendant la manœuvre, les communications avec la sonde seront interrompues sur une courte période. 5 minutes après la mise à feu, la sonde doit effectivement passer derrière Mars, ce qui coupera la liaison radio avec la Terre. L'occultation du signal radio ne doit durer qu'une vingtaine de minutes et lorsque le contact sera rétabli, la sonde sera déjà sur son orbite.

A 11:01 très précise, au grand soulagement des contrôleurs, et alors que la sonde est en train de frôler le pôle nord martien , le moteur de 640 Newtons de poussée est mis à feu. L'analyse du décalage doppler du signal radio confirme que le vaisseau est bien en train de ralentir. A 11:06, comme prévu, le signal radio de la sonde s'évanouit, tandis que les données de télémesure déjà reçues attestent du bon comportement du moteur pendant les 5 premières minutes de son fonctionnement. A 11:27, le contact radio doit normalement être rétabli.

La mise en orbite de Mars Climate Orbiter

La mise en orbite commence avec l'arrivée de la sonde sur la planète Mars. Au point A, Mars Climate Orbiter suit encore sa trajectoire initiale, qui doit l'amener à survoler le pôle nord de Mars à une altitude d'environ 140 km. Lors du survol, le moteur de la sonde est mis à feu (B) dans le but de la ralentir suffisamment pour permettre sa capture par le champ de gravité de Mars. Cinq minutes après l'allumage du moteur, Mars Climate Orbiter doit passer derrière Mars, ce qui va interrompre les communications radios. Ce n'est qu'à la fin de l'occultation, 20 minutes plus tard, que les contrôleurs doivent de nouveau recevoir un signal de la sonde, grâce au réseau d'écoute de l'espace lointain (Deep Space Network, DSN). Ils seront alors certains que tout s'est déroulé comme prévu et que la sonde suit maintenant une orbite autour de Mars (C). A l'heure précise ou la sonde doit émerger de l'autre côté de la planète, tout le monde retient son souffle. Le signal tant attendu n'arrive pas. Il n'arrivera jamais (Crédit photo : © Philippe Labrot).

Liste des évènements pendant l'insertion en orbite martienne (MOI)

Évènements Heure française
Basculement du panneau solaire pour la manœuvre d'insertion 10:41
Demi-tour de la sonde sur elle-même pour positionner le moteur dans la bonne position 10:50
Mise à feu d'un dispositif pyrotechnique pour ouvrir les vannes et commencer la pressurisation des réservoirs d'ergols du moteur 10:56
Allumage du moteur pour une durée de 16 minutes et 23 secondes 11:01
Passage de la sonde derrière le disque martien (éclipse), perte des communications radios. 11:06
Extinction du moteur de manœuvre, fin de l'insertion orbitale 11:17
Rotation de la sonde en vue du pointage de l'antenne grand gain vers la Terre et du rétablissement des communications 11:19
Fin de l'éclipse et restauration de la liaison radio avec Mars Climate Orbiter (c'est uniquement à ce moment là que les contrôleurs savent si la manœuvre a réussi ou non) 11:27
Retour du panneau solaire dans sa position initiale 11:30

Le spectre de Mars Observer

Les derniers calculs indiquent que la sonde doit réapparaître à 11:26:25, mais lorsque le moment fatidique arrive, l'immense antenne de la station du Deep Space Network de Canberra en Australie ne capte aucun signal. Quelques minutes plus tard, le silence se prolonge et sur les images diffusées sur la télévision de la NASA, les contrôleurs commencent à montrer des signes d'impatience. L'un d'eux retrousse sa manche pour consulter sa montre, tandis qu'un autre quitte la salle avec un geste de dépit. Quelque chose ne tourne pas rond. Et cela ne laisse rien présager de bon.

Quelques dizaines de minutes plus tard, juste avant la fin du reportage consacré à la mise en orbite, la station de Canberra annonce que le contact n'est toujours pas rétabli et à 11:41, la NASA annonce officiellement que le contact avec la sonde est perdu. Personne ne sait à ce moment précis ce qu'il s'est réellement passé. La seule chose qui soit sûre, c'est que la mise en orbite, qui avait pourtant bien débuté, se termine dans une atmosphère qui n'est pas sans rappeler celle de la perte de Mars Observer en 1993, qui avait eu lieu dans des conditions similaires.

Il est assez ironique de penser que Mars Climate Orbiter avait justement été conçue pour pallier à la disparition de Mars Observer, un engin de 900 millions de dollars qui transportait une charge scientifique exceptionnelle composée de 8 instruments. La perte de ce monstre a été ressentie comme une véritable saignée par la NASA. L'agence a été tellement ébranlée qu'elle a ensuite revu une bonne partie de sa politique spatiale. Après Mars Observer, plus question de mettre tous les oeufs dans un même panier. Le programme better, faster, cheaper était né. Les missions vers Mars allaient maintenant comporter un grand nombre de sondes plus petites, assez légères, peu coûteuses focalisées sur un sujet d'étude particulier, chacune ne transportant que peu d'instruments. Chaque mission allait de plus être conçue pour être indépendante des autres, tout cela pour que la NASA puisse encaisser plus facilement une perte. Mais Mars Climate Orbiter allait nous montrer qu'une perte, même prévue et planifiée, reste une perte.

Les technologies avancent et l'homme a fait bien des progrès depuis les premières missions de 1960 à destination de Mars, mais la planète rouge semble encore bien décidé à abattre quelques sondes en plein vol. Il faut dire que Mars possède sans doute l'un des palmarès les plus impressionnants de tout le système solaire en ce qui concerne la perte d'engins spatiaux. Si vous avez suivi semaine après semaine les mises à jour du chapitre consacré à l'exploration spatiale de Mars, vous avez sans doute noté que l'étude de cette planète est pavée de catastrophes. Certaines sondes ont échoué au beau milieu de leur long trajet vers la planète rouge, d'autres ont dépassé la planète sans pouvoir se placer en orbite, et un atterrisseur parmi tous ceux qui se sont écrabouillés à sa surface, n'a touché le sol que pour transmettre pendant 20 secondes des données avant de devenir muet à jamais. D'autres sondes, enfin, n'ont même jamais réussi à quitter l'orbite terrestre. D'un autre côté, si les succès se comptent sur les doigts de la main, il faut avouer qu'ils ont toujours été retentissants. Les résultats transmis par les vaisseaux rescapés ont à chaque fois dépassé nos espérances les plus folles, que ce soit les premières photos de Mariner 4, ou l'incroyable moisson engrangée par les sondes Mariner 9 et Viking.

Les premières hypothèses

Après les premières minutes d'effrois, les hypothèses pour expliquer la perte du contact commencent à affluer. Les contrôleurs de Mars Climate Orbiter ont d'abord l'espoir que la sonde se soit placée correctement en orbite et que le signal se fasse entendre dans les heures qui suivent. Mars Climate Orbiter a peut être effectivement basculée en mode de contingence, ce qui expliquerait que les communications soient temporairement interrompues. Les sondes spatiales actuelles possèdent une grande autonomie et sont capables de subvenir à leurs besoins dans l'aide de la Terre. Si Mars Climate Orbiter est réellement passé en mode de contingence, elle a peut être d'autres choses plus importantes à faire que de communiquer avec la Terre. De plus, ce mode de fonctionnement comprend une procédure automatique de reprise de contact qui a déjà fait ses preuves. Certains pensent que Mars Climate Orbiter s'est peut être mise à tourner sur elle-même à grande vitesse comme une toupie folle, ce qui empêcherait le pointage de son antenne vers la Terre. L'incident pourrait s'expliquer aussi par la coupure intempestive, pour une raison ou une autre, de l'émetteur de bord. Les ingénieurs pensent dans un premier temps à envoyer une commande pour forcer la remise en route de l'émetteur, mais ils préféreront ensuite s'en tenir à la procédure de reprise automatique de contact que la sonde doit suivre à la sortie du mode de contingence. Des calculs sont effectués pour tenter de deviner l'emplacement de la sonde, étape obligatoire pour repointer les énormes antennes de 70 et 34 mètres du Deep Space Network et rétablir enfin une communication avec le vaisseau.

Il n'y avait malheureusement qu'une seule chose à faire pour savoir ce qui s'était produit et connaître le statut et la position de la sonde. Il fallait restaurer les communications et capter un signal radio. Et cela devait être fait le plus rapidement possible, pour permettre aux ingénieurs de reprendre le contact avant qu'il ne soit trop tard. Un passage un peu trop bas dans l'atmosphère au prochain passage, et Mars Climate Orbiter n'existe plus. Mais la réalité était encore pire que les prévisions.

A mesure que les heures passaient, il devenait de plus en plus improbable que la sonde soit encore en vie. Pourtant, en désespoir de cause, les contrôleurs ont quand même continué à fouiller l'espace avec les immenses antennes du Deep Space Network (en particulier celle de Goldstone en Californie et celle de Canberra en Australie). Ils vont d'abord caler les antennes sur la fréquence de la sonde, puis scanner ensuite une bande de fréquence bien plus large, de manière à être sûr de ne laisser passer aucun signal. Pour eux, l'inévitable n'était encore qu'une option, les rumeurs d'un crash une affabulation, et la sonde pouvait encore très bien se trouver en orbite autour de Mars, une orbite certes bien différente de celle initialement prévue à cause d'un survol un peu trop bas, mais une orbite quand même. Certains ont même émis l'hypothèse que la mise en orbite n'avait pas pu avoir lieu et que la sonde avait dépassé Mars pour continuer sur sa route, lancée à plusieurs kilomètres par secondes dans le froid glacial de l'espace. Les antennes du Deep Space Network ont donc été pointées dans la région ou la sonde devait se trouver si l'insertion orbitale avait échoué. Mais aucun signal n'est jamais arrivé, et la NASA a officiellement abandonné les recherches devenues futiles le vendredi 24 septembre 1999.

Le plongeon mortel dans l'atmosphère

Les premières analyses des données obtenues 6 à 8 heures avant la manœuvre d'insertion arrivent et montrent des résultats inattendus. Il semble de plus en plus évident que la sonde a suivi un couloir de survol beaucoup plus bas que le couloir théorique. Le survol du pôle nord devait avoir lieu à une altitude théorique confortable de 193 km. Depuis quelques jours, les ingénieurs avaient bien remarqué que la sonde semblait suivre une trajectoire un peu trop basse et que le passage allait en fait avoir lieu à une altitude de 140 km, mais cette valeur restait raisonnable. La limite extrême à ne pas dépasser était de 85 km car en dessous, la densité de l'atmosphère est bien trop forte et l'échauffement libéré lors de la rentrée désintégrerait la sonde en quelques secondes.

Et puis d'un seul coup le chiffre tombe. Mars Climate Orbiter a été victime d'une erreur catastrophique de navigation, et la sonde a affronté l'atmosphère martienne à une altitude incroyable de 57 km. Au fur et à mesure de son plongeon, la densité de l'atmosphère resserrait ses griffes sur la sonde. La première structure qui a du partir en morceaux est sans aucun doute l'unique panneau solaire. Puis Mars Climate Orbiter s'est transformé en une boule incandescente, étoile filante dans le ciel martien, dispersant ses fragments métalliques dans l'atmosphère, tandis que dans la salle de contrôle, les navigateurs attendaient avec impatience la reprise d'un contact radio qui ne viendra jamais. Un petit tour, et puis s'en va ...

Descente dans l'atmosphère

Mars Climate Orbiter devait frôler Mars à une distance théorique de 193 km au-dessus du pôle nord, valeur revue un peu à la baisse après les derniers calculs effectués avant l'arrivée (140 km, ligne A). A cette altitude, l'atmosphère martienne est si ténue qu'elle ne présente absolument aucun risque. Malheureusement, une erreur catastrophique de navigation avait abaissé de plus de 100 km l'altitude réelle du point de passage et le survol s'est produit à seulement 57 km d'altitude (ligne C). La hauteur limite à ne pas dépasser dans un cas comme celui ci est estimée à 85 km (ligne B). L'erreur était sans doute présente au sein de la trajectoire depuis de nombreux mois, mais les navigateurs ne se sont aperçus de rien. Quand ils ont enfin pris conscience de l'erreur et de ses conséquences, il était trop tard. A 57 km d'altitude, la densité de l'air est telle que Mars Climate Orbiter n'avait absolument aucune chance de réchapper à son plongeon mortel dans l'atmosphère martienne. La pression et l'échauffement provoqué par les forces de frottements ont eu raison du fragile engin. Soumises à des conditions intenables, la petite sonde s'est sans doute consumée en un instant dans un éclat de lumière, brisée en mille morceaux ou crashée à la surface de Mars. Le moteur, soumis à un échauffement considérable, s'est peut être aussi arrêté avant l'heure prévue, empêchant ainsi la mise en orbite de Mars Climate Orbiter. La sonde, mutilée et brûlée, continue peut être encore aujourd'hui sa route sur une orbite quelconque autour du soleil (Crédit photo : © Philippe Labrot).

Une erreur fatale de navigation

Les soupçons se portent dans un premier temps sur la dernière manœuvre de correction de trajectoire, sensée affiner la trajectoire suivie par la sonde, et qui avait eu lieu avec succès le 15 septembre dernier. Il était plus que probable que cette manœuvre ne se soit pas déroulée comme prévu, signant l'arrêt de mort de la sonde plusieurs jours à l'avance. Pour situer avec précision un objet dans l'espace, il faut pouvoir comparer sa position avec celle d'un objet de référence. Dans le cas de Mars Climate Orbiter, c'est la planète Mars qui jouait ce rôle. Ce n'était donc qu'au moment de son approche que l'erreur de trajectoire pouvait apparaître. Mais à ce moment là, il était déjà trop tard.

Il faut reconnaître qu'il est difficile de blâmer les navigateurs interplanétaires pour une perte de ce genre. Le travail d'un navigateur compte sans doute parmi les plus difficiles au monde. Ces gens là sont tout simplement capable de diriger dans l'espace des vaisseaux spatiaux et de les faire arriver sur leur objectif avec une énorme précision, après des centaines de jours de voyage, le tout à des centaines de millions de kilomètres de distance. C'est un travail un peu surhumain, qui repousse chaque fois la limite de nos capacités. Les échecs dans ce domaine sont inévitables. Il y en a eu, et il y en aura encore. Il est même frappant de constater que la plupart du temps, chaque sonde se trouve à la bonne heure (comprenez à la dizaine de secondes près) et au bon endroit (comprenez à la centaine de kilomètres près, après un voyage qui en compte plusieurs centaines de millions)! Il suffit de jetez un coup d'œil sur le carnet de route des sondes Voyager I et Voyager II, qui sont parties pour le système solaire externe vers les géantes gazeuses, pour comprendre ce qu'un voyage dans l'espace implique et signifie !

Peu après la catastrophe, deux comités d'enquête indépendants sont mandatés par la NASA pour découvrir l'origine de l'erreur et ses implications : un groupe comprenant une dizaine d'experts en navigation appartenant ou ayant appartenu au JPL et un second réunissant des intervenants extérieurs. Un troisième comité rassemblant des membres de la NASA a été constitué au début du mois d'octobre. Les premières conclusions de ce dernier comité devraient être présentées le 29 octobre, et un rapport écrit sera délivré le 5 novembre. Le rapport final sera publié le 1er février 2000. En plus des véritables causes de la perte de Mars Climate Orbiter, il résumera les leçons apprises et donnera des recommandations pour améliorer les processus impliqués dans la conception d'une mission spatiale et réduire les probabilités d'apparition de ce genre d'accident dans le futur.

Une semaine après la destruction de Mars Climate Orbiter, l'une des deux premières commissions rend ses premières conclusions sur les causes du crash de la sonde. Celles ci sont affligeantes ...

Un simple problème d'unité de mesure

Je crois qu'il n'existe pas une manière plus bête de perdre une sonde spatiale que celle qui a frappé Mars Climate Orbiter dans sa course (à l'exception peut être de l'erreur qui a conduit à l'échec de la mission soviétique Kosmos 419). Si la NASA peut tirer une leçon de ce drame, la perte de Mars Climate Orbiter n'aura pas été vaine. Par pitié, plus jamais ça !

Il semble que la perte de Mars Climate Orbiter doit simplement être mise sur le compte d'un problème d'unité dans l'expression d'une force de poussée. Les ingénieurs de Lockheed Martin Astronautics (Denver dans le Colorado), la firme qui a conçu et fabriqué la sonde martienne, avaient apparemment gardé la mauvaise habitude de travailler avec les unités du système anglo-saxons. De leur côté, les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (Pasadena en Californie) travaillaient depuis des années dans le système métrique, reconnu au niveau international comme étant le système de référence. Il semble que lors du transfert des données entre le centre de Lockheed et celui du JPL, personne ne se soit rendu compte qu'il fallait convertir les données, chacun étant persuadé que l'un utilisait les mêmes unités que l'autre ! Les données qui proviennent de Lockheed sont pourtant soumises à des procédures particulièrement sévères de vérification, mais celles ci sont restées parfaitement inopérantes. L'erreur était apparemment trop grossière pour être détecté, et elle est passée comme un poisson dans l'eau à travers les barrières du système de vérification.

La faute est stupide (mais elles le sont en général toutes), mais le pire, c'est qu'elle ne semble pas récente : cela fait quatre ans qu'elle se niche sournoisement dans les calculs et les données échangées par les deux centres. Le fait est alarmant et la NASA va continuer ses investigations pour comprendre les implications qui se cachent derrière l'absence de détection et de correction d'une pareille bourde. Il se pourrait que certains faits inexpliqués jusqu'à maintenant dans le comportement de certaines sondes trouvent enfin une réponse. L'un des principaux objectifs pour la NASA est de s'assurer que la sonde Mars Polar Lander ne soit pas affligée du même problème. Si malheureusement c'est le cas, les corrections doivent immédiatement être apportées pour éviter que l'atterrisseur ne subisse le même sort que la sonde qui devait l'accompagner dans son exploration des terres martiennes.

Une certaine confusion concernant les causes de la perte de Mars Climate Orbiter a régné au sein des déclarations de la presse. Après avoir globalement compris que le problème se situait au niveau des différentes unités utilisées par les équipes de Lockheed et du JPL, certaines personnes n'ont pas hésité à simplifier abusivement la cause de l'accident, en mentionnant que la sonde était programmée pour effectuer le survol à 60 miles, mais que celui ci s'est déroulé à 60 km. 

L'erreur d'unité concerne en fait des données d'accélération. Lockheed fournissait ses données en livres, une unité du système anglais, alors que les ingénieurs du JPL s'empressaient de les rentrer dans les ordinateurs en considérant que ces données représentaient des Newtons (unité du système métrique). Une livre équivaut à 4,48 Newtons. Ces données permettaient de programmer l'allumage régulier des petits moteurs d'attitude qui servent à corriger la trajectoire de la sonde ainsi que sa vitesse. A chaque fois que les petites fusées étaient mises à feu, elles injectaient dans la trajectoire de la sonde une déviation très légère et sournoise.

Il est quand même assez étrange que les navigateurs ne se soient pas aperçus de la déviation de la sonde au cours de son voyage vers Mars. La NASA avait annoncé la démonstration d'une nouvelle méthode de suivi de Mars Climate Orbiter par les antennes du Deep Space Network, le NST (Near Simultaneous Tracking). Ce programme était sensé utiliser la sonde Mars Global Surveyor en orbite autour de Mars comme cible de calibration pour la navigation de Mars Climate Orbiter pendant son voyage. Une station au sol suivait d'abord la première sonde de référence pendant une durée de 2 à 4 heures, puis basculait en moins de 20 minutes dans une position qui lui permettre de suivre Mars Climate Orbiter sur une durée similaire (2 à 4 heures). Les données Doppler recueillies pour les deux sondes étaient combinées entre elles pour obtenir une estimation du chemin suivi par Mars Climate Orbiter par rapport à la position de la sonde de référence (et donc par rapport à Mars), avec une précision bien supérieure à la normale. Après la phase de démonstration impliquant Mars Climate Orbiter, le Deep Space Network devait utiliser le NST pour suivre Mars Polar Lander en vue de l'affinement de sa trajectoire pendant les 45 derniers jours précédant l'atterrissage. Cela aurait permis, selon la NASA, de guider avec une grande précision Mars Polar Lander vers son site d'atterrissage. Etant donné que la prétendue démonstration n'a pas permis de s'apercevoir de la déviation de Mars Climate Orbiter, on peut logiquement se demander bien si le NST possède bien une meilleure précision que les méthodes de suivi classiques !

Contrairement à ce qui avait été annoncé dans un premier temps, l'erreur polluait déjà les données reçues par Mars Climate Orbiter bien avant la quatrième manœuvre de correction de trajectoire. Depuis son lancement le 11 décembre 1998, la sonde portait ce germe d'échec en elle, mais les effets étaient alors si minimes que l'erreur était restée parfaitement invisible. La vitesse et la distance de la sonde n'ont jamais paru anormaux aux yeux des navigateurs. Mais les petites différences se sont ajoutées entre elles pendant les longs mois du voyage, jusqu'à prendre des proportions énormes au moment de l'arrivée sur Mars.

Cette terrible bourde ne devrait pas affecter les relations entre Lockheed et la NASA, le premier ayant quand même construit de nombreuses sondes qui fonctionnent correctement. Cela dit, Lockheed s'est empressé d'annoncer que les contrats signés par la NASA allaient être examinés pour savoir si les unités à utiliser y étaient mentionnées. Bonjour l'entente !

Parmi les autres découvertes de ces derniers jours, il semble que le système de propulsion de la sonde lors de son plongeon dans l'atmosphère n'a pas supporté la chaleur et que le moteur se soit finalement arrêté avant d'atteindre la fin de sa durée de fonctionnement. Il est donc possible que Mars Climate Orbiter ne se soit pas désintégré dans l'atmosphère, mais que la petite sonde, qui possédait encore suffisamment de vitesse pour s'arracher à la gravité martienne, soit ressortie de l'atmosphère pour continuer sur une orbite héliocentrique. Le vaisseau blessé poursuit donc peut être en ce moment sa route autour du soleil ... 

Mars Climate Orbiter n'a pas trahi ceux qui l'avaient conçu. Nul problème mécanique n'est à blâmer. La pauvre sonde s'est simplement vu transmettre des données erronées, ou les informations sensées être en livres étaient en fait en Newtons. En suivant à la lettre son programme, elle a foncé tête baissée vers une fin peu enviable, à cause d'un simple problème d'unité, qu'une élève d'une école primaire résout tous les soirs pendant ses exercices. Quand on aura enfin décidé de troquer définitivement ces foutues unités du système anglo-saxons pour celles du système métrique, tout le monde s'en portera bien mieux. Les sondes martiennes y compris ...

La catastrophe en direct

Webcam : centre de controle de mission du JPL

Ambiance détendue au centre de contrôle du Jet Propulsion Laboratory à Pasadena. Les visages sont souriants alors que le moteur de Climate Orbiter, qui s'est allumé à l'heure prévue, freine la sonde pour permettre sa capture en orbite martienne. Grâce à deux webcams placées dans la salle, il est possible de suivre la manœuvre d'insertion orbitale comme si l'on y était ! (Crédit photo : NASA/JPL, image webcam capturée le 23 septembre 1999 à 11:01).

Webcam : centre de controle de mission du JPL

Humm, alors la ça commence à devenir moins amusant. Cela fait déjà plus de neuf minutes que les communications avec Mars Climate Orbiter auraient du être rétablies, et l'engin est toujours muet comme une carpe. Les ingénieurs sont tendus et les visages affichent des grimaces. Le visage de Richard Cook (au centre de l'image), l'un des principaux responsables de la mission, montre déjà une certaine tristesse. Il suffisait de voir cette image pour comprendre que quelque chose était en train de clocher (Crédit photo : NASA/JPL, image webcam capturée le 23 septembre 1999 à 11:36).

Signal doppler et freinage de la sonde

Le site officiel de Mars Climate Orbiter permettait de transformer votre appartement en salle de contrôle de mission et votre PC en console digne d'un vaisseau spatial. Il était possible de suivre quasiment en temps réel les données de télémétrie de nombreux sous-systèmes, le plus intéressant étant bien entendu celui de la propulsion. Une vue simulée de l'orbiteur a permis d'admirer le survol du pôle nord et la mise à feu du moteur. On pouvait également suivre le freinage de la sonde grâce à l'analyse du décalage doppler du signal radio. Il était remarquable de constater sur les images de la télévision de la NASA que les écrans proposés sur le site étaient exactement les mêmes que ceux utilisés par les différents contrôleurs. A un moment donné, les caméras se sont approchées des écrans de la salle de contrôle et on pouvait voir la courbe ci-dessus évoluer de secondes en secondes. En rafraîchissant mon navigateur, j'ai obtenu le même affichage chez moi ! Bluffant ! (Crédit photo : NASA/JPL, image temps réel capturée le 23 septembre 1999 à 11:09).

Enfin, il était possible de suivre la mise en orbite sur la télévision de la NASA (NASA TV). Le programme était retransmis sur Internet et il suffisait de posséder un lecteur RealAudio pour en profiter. Le reportage proprement dit a commencé à 10h30 et s'est terminé abruptement à 11:45. On pouvait suivre l'activité dans la salle de contrôle du JPL (que l'on voit ici) ainsi que celle de la salle du support de mission de Lockheed Martin Astronautics à Denver. On peut voir sur cette image que le centre du JPL est brillamment décoré par des dessins d'artistes représentant les sondes Mars Climate Orbiter et Mars Polar Lander, ainsi que par des photos murales prises par Pathfinder ou Global Surveyor. Au fond, on distingue même un globe martien et une chouette maquette de la sonde qui ferait merveille sur mes étagères (on voit uniquement le panneau solaire bleu sous cet angle). La salle de Lockheed Martin Astronautics était bien différente. On n'y voyait aucune décoration et les contrôleurs étaient tous en costume cravate ! Cette vidéo de la NASA complétait à merveille les images des webcams et les données temps réels (Crédit photo : NASA/JPL).

La première image de Mars Climate Orbiter

Voici la seule image de Mars obtenue par la caméra de Mars Climate Orbiter. C'était le 7 septembre 1999 et la sonde était encore à 4,5 millions de kilomètres de son objectif. A cette distance, la résolution maximale de la caméra (40 mètres/pixel) ne permet pas de distinguer beaucoup plus que ce croissant martien. Le côté droit de la planète est éclairé par le soleil, tandis que l'autre côté est plongé dans la nuit. L'image est présentée ici en grandeur nature. Avec la perte de Mars Climate Orbiter, cette image représente sa seule contribution à la connaissance de la planète Mars. 125 millions de dollars pour un seul cliché. Un bilan en forme de catastrophe (Crédit photo : Malin Space Science Systems/NASA).

Un nouveau désastre pour l'exploration de Mars

La perte de Mars Climate orbiter peut être considérée comme un beau désastre, pour au moins trois raisons. La première est scientifique. Mars Climate Orbiter était appelé à devenir le premier satellite météorologique martien, et l'on attendait beaucoup de ses deux instruments. Sa caméra moyenne résolution devait nous retourner des images du globe martien en couleurs, identiques à celles présentées chaque jour dans les bulletins météorologiques terrestres. Le deuxième instrument, un radiomètre (PMIRR), avait pour objectif l'étude de l'atmosphère (pression, température, vapeur d'eau, poussière). Cet instrument était déjà à bord de Mars Observer et la mission Mars Climate Orbiter représentait sa deuxième chance d'aller sur Mars. On peut facilement imaginer le dépit des responsables de l'appareil ! Il reste que l'étude du climat et de la météorologie de la planète Mars vient de prendre un sérieux retard. Il faudra attendre quelques années supplémentaires avant d'obtenir les informations que Mars Climate Orbiter aurait du nous faire parvenir dans ces deux domaines de première importance.

La deuxième raison a une nature plus politique. La NASA connaît actuellement de sérieux problèmes budgétaires. Certaines missions, et en particulier la mission martienne Mars Surveyor 2001, ont échappé de peu à une annulation pure et simple. La perte d'un engin de 125 millions apporte de l'eau au moulin pour ceux qui veulent effectuer des coupes franches dans le budget déjà bien affaibli de l'agence spatiale américaine. La NASA a d'ailleurs essayé de minimiser les conséquences du crash de Mars Climate Orbiter et a tenté (avec un certain succès) de présenter cet accident sous son meilleur jour. D'après elle, la destruction de Mars Climate Orbiter ne représente qu'un retard dans l'exploration de la planète Mars, et non une véritable perte. Les deux instruments pourront être embarqués sur d'autres missions, et certaines sondes pourraient accomplir une partie de la mission dévolue à Mars Climate Orbiter.

Pourtant, contre toute attente, et d'après les dernières nouvelles, la réaction des politiques consécutive à la perte de Climate Orbiter s'est révélé surprenante. Les scientifiques et ingénieurs impliqués dans la mission ont été eux-mêmes stupéfaits. Devant cet échec plutôt cuisant, il semble que la solidarité soit de mise et Washington a annoncé son soutien à la NASA, alors même que le gouvernement des Etats-Unis s'était clairement prononcé pour une réduction spectaculaire de son financement. La NASA n'a pas hésité de son côté à publier sur le site officiel de Mars Surveyor 98 les résultats d'un sondage réalisé par CNN (qui montre que 70 % des américains sont contre un arrêt de l'exploration spatiale), ainsi que les nombreuses lettres d'encouragement reçues par les responsables de la sonde depuis le 23 septembre 1999, jour de la catastrophe.

Le troisième et dernier impact de la perte de Mars Climate Orbiter concerne la sonde Mars Polar Lander. Une revue détaillée des conséquences de la perte de Mars Climate Orbiter est disponible ici.

Le mot de la fin

Le voyage de Mars Climate Orbiter aura duré au total 286 jours (soit 9 mois et demi) pendant lesquelles la sonde aura parcouru plus de 400 millions de kilomètres. Une fois la manœuvre d'insertion orbitale effectuée, l'orbite de Mars Climate Orbiter devait être altérée par aérofreinage. Pendant 45 jours (du 27 septembre au 10 novembre), la friction de l'air sur l'unique panneau solaire aurait entraîné une diminution de la période de l'orbite, tout en abaissant l'altitude de l'apoapse. A la fin de l'aérofreinage, l'orbite serait devenue circulaire. Après avoir joué le rôle de relais radio pour Mars Polar Lander, Mars Climate Orbiter devait se consacrer à l'étude de l'atmosphère et de la surface de la planète rouge pendant une année martienne (soit deux années terrestres), en devenant ainsi le premier satellite météorologique martien. Après sa mission, Mars Climate Orbiter devait de nouveau servir de relais radio pour l'atterrisseur de la mission Mars Surveyor 2001. Mars Climate Orbiter faisait partie, avec la sonde Mars Polar Lander, de la mission Mars Surveyor 98.

De la mission Mars Surveyor 98, il ne reste plus que Mars Polar Lander. Il faut maintenant juste espérer que cette sonde ne connaisse pas le funeste destin de son compagnon de route. Longue vie à toi, Polar Lander !

Pour en savoir plus :

Go ! Mars Climate Orbiter : description complète de la mission et de la sonde.
Go ! Accès aux archives de la mission.

 
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