Le 14 novembre 2023, Voyager 1 a soudainement commencé à raconter des bêtises. Jusque-là, le vaisseau spatial envoyait consciencieusement à la Terre ses photos de planètes et ses mesures de plasma spatial local pendant 46 ans au cours de son voyage à travers le système solaire, cryptées dans un signal radio. Mais à partir de ce jour d’automne, il n’y eut plus qu’une série répétitive de uns et de zéros.
« Quand j’ai réalisé que nous avions peut-être perdu Voyager 1, j’ai failli fondre en larmes », raconte Kostas Dialynas, chercheur à l’Académie d’Athènes et membre de l’équipe scientifique de l’instrument de mesure LECP, embarqué à bord de Voyager 1 et de son frère identique Voyager 2, mesure les particules chargées dans l’espace. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, le constructeur des Voyagers, a immédiatement mis en place une Tiger Team, une petite équipe d’experts chargée d’enquêter rapidement pour savoir si Voyager 1 pouvait encore être sauvé.
Grand tour du système solaire
Lorsque les chercheurs de la NASA ont lancé Voyager 1 en 1977, ils ne s’attendaient pas à s’en préoccuper encore près d’un demi-siècle plus tard. L’intention était un « Grand Tour » du système solaire. Voyager 1 a survolé Jupiter, Saturne et certaines de leurs lunes en 1979 et 1980. Voyager 2, parti deux semaines plus tôt, a également renvoyé des photos d’Uranus et de Neptune. Avec cela, les Voyagers avaient accompli leur mission avec brio. « Les instruments n’ont été conçus que pour quatre ans de service », explique Dialynas, « c’est vraiment étonnant qu’ils fonctionnent encore. »
Le vaisseau spatial scientifique se trouve désormais bien au-delà de l’orbite de Pluton, à 24,3 milliards de kilomètres de la Terre : 163 unités astronomiques ou au (une au est la distance entre le soleil et la Terre : 150 millions de kilomètres).
Lors de leur lancement – l’ère spatiale n’avait que vingt ans – les sondes représentaient le summum de la prouesse scientifique et technique. Dans les images des sondes Voyager, ce qui ressort, c’est l’antenne parabolique de 3,7 mètres de large et une saillie de 13 mètres de long avec un instrument au sommet qui mesure les champs magnétiques. À bord se trouvent également des caméras, des instruments de mesure, une batterie nucléaire au plutonium et un certain nombre d’ordinateurs simples, dont le Flight Data System (FDS) qui crypte les mesures pour la transmission.
Mais quelle était la cause de cette série de uns et de zéros dénués de sens ? L’équipe du JPL a rapidement soupçonné que cela était dû à une puce mémoire présente dans ce FDS. L’impact d’une particule cosmique ou le vieillissement normal avait probablement endommagé une partie de la mémoire, soit au total seulement 70 kilo-octets. En mars, Voyager 1 a réussi à envoyer un « dump » de sa mémoire chez lui. En effet, 3 pour cent de sa mémoire s’est avérée brisée.
Cela a donné aux ingénieurs l’opportunité de proposer une refactorisation, en déplaçant le code vers des parties de la mémoire qui fonctionnent encore. Les mises à jour ont été envoyées le 19 mai. Étant donné que le signal radio met 22,5 heures à se propager, les ingénieurs du JPL ont dû attendre 45 heures pour obtenir une réponse. « Vous auriez pu entendre une épingle tomber quelques minutes avant que nous attendions un signal », » a déclaré le scientifique du Voyager Linda Spilker contre le site américain Ars Technica.
Refactorisations de code
Mais la mise à jour a fonctionné, suivie d’une série de refactorisations du code FDS et de recalibrages des instruments de mesure soigneusement planifiés. Le 13 juin, le JPL de la NASA a annoncé que les quatre instruments de travail renvoyaient à nouveau des données : un mesureur de champ magnétique, un mesureur de particules LECP, un pour les particules cosmiques et un mesureur pour les électrons.
« On pourrait dire que Voyager 1 a été guéri d’une légère maladie d’Alzheimer », explique Kostas Dialynas. À l’heure actuelle, la guérison miraculeuse est la bienvenue. Après le succès du voyage planétaire, les Voyageurs ont connu des temps ennuyeux dans les années 1990, qui sillonnaient régulièrement le vide au-delà de la dernière planète Neptune. En 1990, Voyager 1 a fait un dernier tour sur lui-même l’emblématique point bleu pâle-photo qui montre la Terre sous la forme d’un pixel bleu clair sur un fond sombre.
Mais pendant longtemps, il y avait peu de choses à faire scientifiquement : les mesures variaient peu. Seule une poignée de scientifiques lisent encore régulièrement les nouvelles données.
Ce n’est qu’en 2004 que les choses ont commencé à redevenir intéressantes, lorsque les limites du système solaire sont apparues. Le soleil souffle un flux continu de particules dans l’univers : le vent solaire, qui participe aux aurores polaires de la Terre. Ce flux de particules souffle une bulle autour du Soleil, délimitée par le gaz présent dans l’espace interstellaire entre les étoiles.
Cette mission est tellement unique qu’ils doivent vraiment la garder en l’air le plus longtemps possible
Le premier signe de changement fut la fin du « choc de la fin ». Bien qu’il n’y ait pas de son dans l’espace, les différences de densité dans le plasma spatial raréfié peuvent se propager à des vitesses d’environ 100 kilomètres par seconde. Initialement, le vent solaire circule beaucoup plus rapidement, mais la contre-pression du gaz interstellaire provoque un ralentissement brutal à un certain point : le choc final.
« Avant le départ du Voyager, les chercheurs avaient émis l’hypothèse que le choc final serait proche de Jupiter », explique Dialynas, « qui s’est avéré être beaucoup plus éloigné. » Ce n’est qu’en 2004 que Voyager 1 a surmonté le choc final, Voyager 2 a suivi en 2007. Là, la densité a augmenté. Au lieu d’environ mille particules par mètre cube, les Voyagers en ont mesuré deux mille.
Pendant des années, la sonde a navigué dans cette zone de gaz relativement plus dense, l’« héliogaine », jusqu’au prochain jalon où le vent solaire s’arrête complètement sous la contre-pression du gaz interplanétaire : l’héliopause. Au-delà de cela commence le milieu interstellaire, où prédominent les flux de gaz et de particules provenant de toutes les autres étoiles ensemble. Voyager 1 a franchi cette frontière en 2012, Voyager 2 a suivi en 2018. L’héliosphère ressemble donc à un œuf à la coque. Toutes les planètes sont situées dans le jaune, la frontière entre le jaune et la protéine est le choc final ; la protéine elle-même est alors l’héliogaine, délimitée par la coque de l’héliopause.
Les Voyagers ont également contribué à déterminer cette forme. Les sondes elles-mêmes sont situées près du « nez » bulbeux de l’œuf, l’arc de l’héliosphère qui traverse le plasma interstellaire à environ 24 kilomètres par seconde. « Pendant longtemps, nous avons pensé que l’héliosphère avait une sorte de structure cométaire : un arc convexe à l’avant et une très longue queue pouvant atteindre 20 000 ua à l’arrière », explique Dialynas. Dans ce cas, il n’y aurait pas d’héliogaine visible à l’arrière.
Pas de forme de comète
Mais aucune sonde n’a été envoyée dans cette direction, donc il n’y a pas d’image directe de ce qui s’y passe. Cependant, d’autres mesures effectuées à bord de la sonde Cassini de Saturne avaient permis d’observer des flux d’« atomes neutres énergétiques » rapides et sans charge venant de toutes les directions. Grâce à leurs mesures locales, les Voyagers ont confirmé que ces particules sont générées dans l’héliogaine. « Nous savons donc comment cartographier l’héliogaine », explique Dialynas. Et comme on le voit de tous côtés, l’héliosphère semble avoir une forme de clochepas de forme de comète.
« Les Voyagers nous ont permis de voir comment fonctionne l’héliosphère. Par exemple, nous savons désormais aussi que l’héliogaine est plus fine que prévu», explique Veerle Sterken, chercheur spatial à l’ETH de Zurich qui mène des recherches sur la poussière dans l’espace : de petites agglomérations de solides comme le silicium et le carbone, dont la taille varie de l’ordre du nanomètre. et micromètres. Cette poussière provient, entre autres, d’étoiles ayant déjà explosé et joue un rôle dans la formation des planètes – également dans d’autres étoiles.
«Je m’intéresse particulièrement aux interactions de la poussière avec l’héliosphère», explique Sterken. Pour elle, les sondes Voyager délivrent le vérité terrain, les seules mesures sur place de l’héliosphère. « Mon domaine n’est que jeune et nous ne savons pas encore grand-chose, mais les Voyagers ont fourni une première esquisse de notre environnement. »
Les deux Voyagers se trouvent désormais dans l’espace interstellaire, où le vent solaire a soufflé et où le soleil n’est visible que comme un point parmi des milliers. Mais là aussi, les découvertes ont suivi. « Lorsque nous avons traversé l’héliopause, nous pensions avoir échappé à la sphère d’influence du Soleil », explique Dialynas, « mais il s’avère maintenant que nous continuons à mesurer les ondes de choc des éruptions solaires au-delà de ce point. »
Le moment approche inévitablement où le flux des mesures s’arrêtera à nouveau, cette fois pour de bon. La source d’énergie du Voyager, qui fonctionne grâce à la chaleur du plutonium radioactif, s’affaiblit. Vraisemblablement, vers 2030, cela ne suffira plus à envoyer des signaux à notre pays. Mais si cela ne tenait qu’à Dialynas, ce moment serait reporté le plus longtemps possible. « Cette mission est tellement unique qu’ils doivent vraiment la maintenir en l’air le plus longtemps possible. Chaque point de données que nous obtenons est précieux comme l’enfer.»