Des objectifs sombres |
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La lumière du Soleil est une autre source d'énergie importante, mais elle se raréfie quand la sonde s'éloigne du Soleil. Au voisinage d'Uranus, qui est deux fois plus éloignée du Soleil que Saturne, l'intensité de la lumière y est quatre fois plus faible, car elle décroît proportionnellement au carré de la distance. Il a d'abord fallu doubler les temps de pose, au risque d'obtenir des images plus floues, à cause des mouvements incontrôlés du vaisseau pendant l'ouverture du diaphragme.
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Une technique astucieuse |
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Comment alors stabiliser la sonde ? Tout d'abord en communiquant un moment cinétique inverse de celui que le système d'enregistrement impose lors de son déroulement à grande vitesse pour le stockage des images ou d'autres données sous forme numérique. On ajouta donc au programme qui régit la position de la sonde l'instruction de mettre en route certains réacteurs, chaque fois que le mécanisme d'enroulement à grande vitesse des bandes est sollicité.
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Une stabilisation controlée |
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La seconde correction, plus délicate, portait, elle aussi, sur le programme régissant la position de la sonde. La position courante de la sonde est calculée en permanence en fonction des mesures faites par deux capteurs : l'un pointe vers le Soleil et l'autre vers une étoile de référence. Dès que la sonde s'écarte de l'orientation souhaitée, on rétablit sa position en mettant brièvement en marche un des réacteurs permettant de la faire pivoter. On savait limiter à 0,05 degré dans chaque direction, les rotations de la sonde dues aux moments cinétiques communiqués par le lecteur de bande ou par les photons solaires, mais comment faire pour réduire encore cette marge ?
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Une reprogrammation de l'ordinateur |
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Après avoir analysé en détail le système d'orientation de la sonde, les ingénieurs modifièrent le programme de commande afin de réduire la durée de fonctionnement des réacteurs lorsque la sonde risquait de dépasser la limite de l'angle mort. En réduisant la puissance des réacteurs, on limitait également les changements d'orientation de la sonde.
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Des simulations poussées |
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Aussi simple qu'elle puisse paraître, cette opération a posé de nombreux problèmes pratiques. Il a fallu notamment effectuer en laboratoire des simulations avec des réacteurs analogues à ceux de la navette, pour constater finalement qu'on pouvait réduire de moitié la puissance des réacteurs, sans perdre le contrôle de la position de la sonde : on s'est assuré également, grâce à d'autres simulations, que ce nouveau mode d'utilisation des réacteurs ne diminuerait pas leur espérance de vie.
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Des tests sur Voyager 1 |
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Après avoir vérifié l'algorithme de commande sur un simulateur, on a testé les idées théoriques sur Voyager 1, en observant à chaque étape le résultat d'impulsions d'intensité décroissante. Bien qu'elle ne doive plus rencontrer de planète, Voyager 1 continue de recueillir des informations scientifiques précieuses et sert de test pour les opérations prévues sur Voyager 2. En ce qui concerne les problèmes d'orientation, l'expérience fut concluante, et on implanta les nouvelles instructions dans le programme de Voyager 2.
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Les images à haute résolution de Miranda, un des satellites d'Uranus, comptent parmi les meilleurs jamais réalisées au cours d'un survol e planète. Compte tenu de la faible luminosité au voisinage d'Uranus, le temps de pause est élevé. Pour augmenter la netteté des images, on a dû modifier les programmes des réacteurs de commande de position : on a ainsi réduit les mouvements imposés aux appareils photographiques pendant l'ouverture des diaphragmes. De surcoit, pour photographier Miranda, on a utilisé ces réacteurs afin de faire tourner sans à-coups la sonde sur elle-même, pour compenser son déplacement par rapport au satellite. Voyager 2 se déplacait alors à la vitesse de 72 000 kilomètres à l'heure, à 29 000 kilomètres au-dessus de Miranda ; sans cette manoeuvre, on n'aurait pu distinguer que des détails de surface d'environ 26 kilomètres. Grâce aux efforts conjugués de toute l'équipe Voyager, on distingue sur les photographies de Miranda des détails d'un demi-kilomètre seulement ; autrement dit, le relief du satellite commence à apparaître nettement.
Les deux manoeuvres ont nettement amélioré les images d'Uranus, mais il fallait tenir compte d'une autre cause de flou pour les images des cinq satellites connus d'Uranus que Voyager 2 devait survoler à très basse altitude : en effet, quand on photographie un paysage à partir d'un véhicule se déplaçant à grande vitesse, les éléments du premier plan sont flous, alors que ceux de l'arrière-plan sont nets.
On adopta la technique des photographes, qui consiste à effectuer un panoramique, dans le sens inverse de celui du déplacement, afin de maintenir l'objet visé immobile pendant l'ouverture du diaphragme.
Pendant les prises de vues, on a fait tourner l'ensemble de la sonde sur elle-même à la vitesse voulue, au moyen des réacteurs de contrôle de position. Si cette manoeuvre avait été exécutée avec la seule plate-forme mobile, elle aurait été trop saccadée, mais il suffisait en fait de " leurrer " le mécanisme de contrôle de position en lui demandant de corriger un écart imaginaire par rapport à la normale. L'antenne de l'émetteur n'était alors plus dirigée exactement vers la Terre, mais le gain de netteté des images compensait largement ce problème temporaire de communication.
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