La NASA désactive un instrument de Voyager 1 pour maintenir la sonde en activité

• En raison d'une pénurie d'énergie de plus en plus marquée, un ordre a été envoyé pour arrêter LECP, l'instrument d'observation des particules chargées de basse énergie de Voyager 1
• LECP a fonctionné de façon presque ininterrompue pendant 49 ans depuis le lancement de 1977, en collectant des données sur le milieu interstellaire et les cosmic rays
• Le 27 février, une baisse de puissance inattendue s'est produite lors d'une manœuvre de roulis programmée, et il a été décidé d'éteindre d'abord un instrument scientifique avant que le système de protection automatique ne se déclenche
• À bord de Voyager 1, deux instruments restent actuellement en service, le récepteur de plasma waves et l'instrument de mesure des magnetic fields, qui transmettent encore des données depuis une région qu'aucun autre engin spatial n'a explorée
• L'arrêt de LECP devrait permettre de gagner environ un an de marge, avant un plan d'économie d'énergie plus ambitieux appelé Big Bang, destiné à prolonger l'exploitation et à préserver la possibilité de réactiver LECP

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Mesures d'économie d'énergie sur Voyager 1

• Un ordre a été envoyé pour arrêter le Low-energy Charged Particles experiment (LECP) de Voyager 1, dans le but de poursuivre l'exploitation de la sonde
  • Le 17 avril, les ingénieurs du JPL, dans le sud de la Californie, ont transmis cette commande
  • Alors que la puissance disponible de cette sonde alimentée par énergie nucléaire diminue, l'arrêt de LECP a été jugé comme le choix le plus approprié
• LECP est un instrument qui a fonctionné presque sans interruption pendant 49 ans depuis le lancement de Voyager 1 en 1977, et qui mesure les particules chargées de basse énergie
  • Il mesure des ions, des électrons, ainsi que des cosmic rays d'origine solaire et galactique
  • Il a fourni des données essentielles sur la structure du milieu interstellaire dans l'espace situé au-delà de l'héliosphère
  • Il a permis de détecter des fronts de pression et des zones de variation de densité des particules
  • Seules les deux sondes Voyager sont assez éloignées de la Terre pour fournir ce type d'information
• Voyager 1 et Voyager 2 utilisent toutes deux un radioisotope thermoelectric generator
  • Il s'agit d'un dispositif qui convertit en électricité la chaleur produite par la désintégration du plutonium
  • Les deux sondes perdent environ 4 watts de puissance chaque année
  • Après presque un demi-siècle de voyage spatial, leur marge énergétique est devenue extrêmement réduite
  • Il est donc nécessaire d'éteindre des chauffages et des instruments pour économiser l'énergie
  • En même temps, il faut maintenir une température suffisante pour empêcher le gel des conduites de carburant

Baisse de puissance inattendue et nécessité d'agir

• Le 27 février, lors d'une manœuvre de roulis planifiée, le niveau de puissance de Voyager 1 a chuté de manière inattendue
  • Si la baisse s'était aggravée, le undervoltage fault protection system de la sonde aurait pu se déclencher
  • Ce système de protection arrête automatiquement certains composants pour protéger l'engin
• Si ce système s'active, l'équipe de vol doit mener des opérations de récupération
  • Ces opérations demandent beaucoup de temps
  • Elles comportent aussi leurs propres risques
• Il fallait donc agir avant une intervention automatique
  • L'arrêt d'un instrument scientifique n'est pas l'option préférée, mais il a été considéré comme le meilleur choix disponible
  • Voyager 1 conserve encore deux instruments scientifiques en fonctionnement
  • L'un est le récepteur de plasma waves
  • L'autre est l'instrument de mesure des magnetic fields
  • Les deux fonctionnent normalement et continuent d'envoyer des données depuis une région qu'aucun autre engin spatial n'a explorée

Ordre d'arrêt des instruments et plan d'exécution

• Le choix de l'instrument à arrêter ensuite ne repose pas sur une décision improvisée, mais sur un ordre défini à l'avance
  • Il y a plusieurs années, les équipes scientifiques et d'ingénierie de Voyager ont convenu ensemble d'un ordre d'extinction des composants de la sonde
  • Cet ordre a été établi de façon à préserver autant que possible les capacités scientifiques uniques de la mission
• Chaque sonde embarque le même ensemble de 10 instruments
  • À ce jour, 7 instruments de chaque sonde ont déjà été arrêtés
  • Sur Voyager 1, LECP était le prochain sur la liste
  • Le LECP de Voyager 2 a été arrêté en mars 2025
• Voyager 1 se trouve à plus de 15 milliards de miles (25 milliards de kilomètres) de la Terre
  • Il faut environ 23 heures pour que la séquence de commandes d'arrêt atteigne la sonde
  • La procédure d'arrêt elle-même prend environ 3 heures et 15 minutes
• Une partie de LECP reste toutefois allumée
  • Un petit moteur qui fait tourner les capteurs en cercle pour balayer toutes les directions reste actif
  • Ce moteur consomme 0,5 watt
  • Sa faible consommation rend son maintien peu coûteux
  • Ce choix augmente la possibilité de rallumer l'instrument plus tard si davantage de puissance devient disponible

Prochaines étapes et plan Big Bang

• L'arrêt de LECP devrait offrir à Voyager 1 environ un an de marge supplémentaire
  • Pendant cette période, des mesures d'économie d'énergie plus importantes, applicables aux deux Voyager, seront préparées
• Le nom de cette mesure est « the Big Bang »
  • Il s'agit d'un plan conçu pour prolonger davantage la durée de fonctionnement des sondes Voyager
  • Il consiste à remplacer en une seule fois un ensemble d'équipements nécessitant de l'alimentation
  • Son surnom vient du fait que plusieurs dispositifs sont modifiés simultanément
  • Certains appareils seront arrêtés et remplacés par des équipements de substitution consommant moins d'énergie afin de maintenir la température de la sonde
  • L'objectif est de conserver une température suffisante pour continuer la collecte de données scientifiques
• Le Big Bang sera d'abord appliqué à Voyager 2
  • Voyager 2 dispose d'une marge de puissance légèrement plus importante
  • Elle est plus proche de la Terre, ce qui en fait un banc d'essai plus sûr
  • Des tests sont prévus en mai et juin 2026
  • Si tout se passe bien, la même mesure devrait être tentée sur Voyager 1 à partir de juillet
  • En cas de succès, il serait alors possible de réactiver LECP sur Voyager 1

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Commentaires sur Hacker News

• J’ai eu l’honneur de suivre un cours d’Ed Stone à Caltech en 2018. Le 1er novembre, le professeur nous a annoncé avec énormément d’enthousiasme le « secret » que Voyager 2 avait atteint l’espace interstellaire, et il nous a même montré les vraies données qui le prouvaient. Mais il fallait garder ça secret jusqu’au communiqué de presse du lundi 5 novembre. Voir d’aussi près la passion qu’il avait consacrée au projet pendant presque 50 ans était vraiment quelque chose de spécial, et j’ai eu beaucoup de chance d’entendre cette histoire directement. RIP professor

  • Sans vouloir du tout minimiser l’incroyable réussite de Voyager — j’ai moi aussi le souvenir d’une conférence d’un ingénieur du JPL qui avait construit l’instrument concerné —, j’ai quand même eu l’impression que l’annonce autour de "interstellar space" avait été beaucoup trop recyclée côté RP. Pendant un moment, on avait l’impression de voir sortir un article similaire chaque mois, et j’ai trouvé dommage qu’on explique si mal ce qui changeait par rapport aux annonces précédentes.

• Ce qui m’agace encore aujourd’hui, c’est qu’en dehors de New Horizons, il n’y a en pratique aucun autre véritable engin d’exploration de l’espace lointain encore opérationnel. Le fait qu’un unique vaisseau lancé en 2006 soit le seul autre engin actif ajouté en presque 50 ans me paraît franchement embarrassant. Les télescopes spatiaux, c’est très bien, mais on a l’impression qu’en dehors des projets de prestige ultra-pointus, on a renoncé au reste ces temps-ci. J’avais de l’espoir pour des plans comme Breakthrough Starshot, et c’est dommage que cela semble aussi à l’arrêt.

  • Je trouve incroyable de réaliser que, si on avait lancé un deuxième New Horizons au moment du survol de Pluton, cette sonde aurait déjà dépassé Pluton à l’heure qu’il est. Ça fait sentir tout le temps qui s’est écoulé depuis ce survol. J’avais aussi été marqué par le fait que l’un des responsables du programme racontait dans le podcast The Moth à quel point cela avait été la panique quand New Horizons avait redémarré quelques jours avant le survol. Quand on voit les chiffres — 3 463 jours entre le lancement du 19 janvier 2006 et le passage au plus près de Pluton le 14 juillet 2015, puis 3 932 jours entre le 14 juillet 2015 et le 19 avril 2026 — le temps qui passe devient encore plus concret.
  • Je me demande bien ce qu’on voudrait encore observer, si loin dans l’espace. Avec la technologie actuelle, ce qu’on lance aujourd’hui n’atteindra probablement même pas une cible intéressante à l’échelle d’une vie humaine. Pour atteindre Pluton de notre vivant, il fallait aller tellement vite qu’on n’a pu faire qu’un simple survol. S’il faut vraiment chercher une possibilité, les environs du nuage de Oort pourraient être intéressants, mais même ça me semble peu probable.
  • Je pense qu’une grande partie du problème tient au fait que la trajectoire d’assistance gravitationnelle (slingshot) utilisée par Voyager était à peu près optimale, et que ce genre d’opportunité est un événement rare qui ne se produit qu’une fois toutes les plusieurs générations. Cela signifie que même en lançant aujourd’hui une nouvelle sonde de l’espace lointain dans les meilleures conditions possibles, sa vitesse resterait finalement assez limitée.
  • D’après ce que j’ai lu moi aussi, il existait au moment du lancement de Voyager des conditions extrêmement rares qui donnaient un énorme avantage en matière de manœuvre gravitationnelle. Je ne me souviens plus de la périodicité exacte, mais j’ai entendu dire que cela n’arrivait peut-être qu’une fois tous les quelques siècles.
  • Voyager a énormément profité de l’alignement planétaire.

• J’aimerais vraiment mieux comprendre comment un engin lancé l’année précédant ma naissance peut permettre à ce point une reconfiguration souple et une telle exploitation. Même le microcontrôleur sur mon bureau a vite fait de redémarrer quand on met à jour son code, alors que Voyager, avec 23 heures de latence, arrive à reconfigurer ses chemins d’alimentation et à exécuter en pratique des opérations proches d’un reset "big bang" — ça me dépasse complètement. Et entendre dire qu’il lui reste encore 10 ans de carburant rend la chose encore plus incroyable.

  • Je pense que la NASA a été pionnière dans beaucoup de choses qui ont servi de base à la conception moderne des critical computer systems. Les systèmes de Voyager sont vraiment robustes et, si je ne me trompe pas, on peut téléverser directement de nouvelles instructions assembleur, les écrire en mémoire, puis exécuter le nouveau code via un warm reboot sans couper entièrement l’alimentation. Ils avaient conçu le logiciel pour qu’il soit plus facile à corriger, et leur clairvoyance sur la redondance et les systèmes de secours à plusieurs niveaux était impressionnante. Malgré tout, il est difficile d’imaginer la pression sur les personnes qui envoient ce genre de code. Même avec des simulateurs et des mois de tests, envoyer une commande qui, dans le pire des cas, pourrait détruire la sonde doit forcément être terrifiant.
  • Il y a quelques années, lorsqu’une puce mémoire du flight data computer de Voyager 1 est tombée en panne, une conférence expliquant comment l’équipe l’a récupérée était vraiment fascinante. Elle détaille l’architecture de l’ordinateur et montre même les routines assembleur. Les difficultés étaient particulièrement énormes : le code source du logiciel de vol n’existait plus que sous la forme d’un document Microsoft Word issu d’un OCR avec des fautes de frappe, et le processeur utilisait un jeu d’instructions personnalisé JPL propre à Voyager, avec une documentation incomplète. Toutes les personnes qui avaient écrit le logiciel de vol original étaient décédées, et il n’y avait ni assembler, debugger, simulator. Il n’y avait même pas de banc de test : les deux seuls véritables processeurs FDS étaient ceux qui se trouvaient dans l’espace.
  • Même un microcontroller sur un bureau peut généralement mettre à jour sa propre mémoire flash pendant l’exécution à l’aide d’un bootloader intégré ou utilisateur. Donc je ne pense pas qu’on puisse affirmer avec certitude que Voyager fonctionne vraiment « sans redémarrage ».
  • Avec suffisamment de motivation et d’efforts, on peut aussi concevoir un self-updating microcontroller. Si on le voulait vraiment, il serait possible d’écrire un firmware aussi robuste, fiable et flexible que celui de Voyager. En pratique, le problème, c’est surtout que le coût et l’effort nécessaires pour atteindre ce niveau de qualité sont énormes au point d’être impossibles à justifier dans la plupart des cas.

• Le jour où les Voyager deviendront complètement silencieuses, je pense que beaucoup de gens en seront émotionnellement bouleversés. Ce sont vraiment des machines grandioses.

  • J’espère ne pas voir ce jour-là.

• Je me demandais si Voyager 1 avait encore envoyé ces dernières années des données scientifiquement significatives. Je trouve formidable qu’on fasse tous ces efforts pour la maintenir en vie, mais je me suis quand même demandé si, dans une certaine mesure, sa mission n’était pas déjà terminée.

  • Comme l’indique l’article, Voyager 1 a encore deux instruments scientifiques en fonctionnement. L’un écoute les plasma waves, l’autre mesure le champ magnétique. Les deux fonctionnent bien et continuent d’envoyer des données depuis une région où aucun engin fabriqué par l’humanité n’est jamais allé. C’est pour cela aussi que l’équipe se concentre sur le maintien des deux Voyager aussi longtemps que possible.
  • Par exemple, des ressources comme cet article du JPL de 2021 permettent de voir la portée des données récentes.
  • Je recommande vraiment le documentaire It's Quieter in the Twilight. Il suit l’équipe de vol qui exploite Voyager, et montre assez en profondeur ce qu’ils font exactement et ce que Voyager est en train de faire aujourd’hui.

• J’aimerais que les Voyager tiennent encore plus longtemps. Nous sommes cloués à la Terre, mais je trouve fascinant — et d’une certaine façon réconfortant — de penser que ces sondes continuent d’élargir la frontière de l’aventure spatiale humaine.

• Je me demandais s’il existe une liste complète des systèmes et instruments encore en vie sur les deux sondes. J’aimerais bien voir en détail quelles données elles collectent et transmettent actuellement.

  • On peut voir cela sur la page NASA Voyager instruments.

• Si vous voulez davantage de contexte, je recommande ce très bon article dans lequel un ingénieur du JPL résume le Voyager mission status en date de 2016. On y trouve un bon aperçu du rôle de chaque instrument de Voyager et des mesures prises par l’équipe pour prolonger la mission. Et je recommande aussi fortement le documentaire It's Quieter in the Twilight. Il met vraiment bien en lumière toute l’équipe Voyager et les efforts constants pour garder le programme en vie.

• En lisant dans l’article la formule « manœuvre de roulis planifiée régulière du 27 février », j’ai trouvé vraiment stupéfiant que non seulement les composants électroniques, mais aussi les composants mécaniques, soient encore en vie.

  • Le fait qu’elles utilisent un tape drive pour enregistrer les données d’observation et les renvoyer vers la Terre est particulièrement incroyable. Imaginer qu’après 48 ans, une bobine de bande et une courroie d’entraînement fonctionnent encore de manière fiable a quelque chose de merveilleux.
  • Comme pas mal de machines de cette époque — ou même plus anciennes — fonctionnent encore aujourd’hui, je ne trouve pas complètement invraisemblable qu’une sonde spécialement conçue pour le vol spatial soit toujours opérationnelle.

• Cette histoire m’a fait penser à "The Suit" de Bad Space Comics.