Des débits plus faibles |
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De même que l'intensité lumineuse, le nombre maximal d'informations fiables transmissibles par unité de temps est inversement proportionnel au carré de la distance à la Terre. Cette limitation est particulièrement gênante, car plus la sonde s'éloigne, plus on souhaite, au contraire, faire des mesures et transmettre leurs résultats. Pour résoudre ce grave problème, on a modifié les programmes de traitement de données des ordinateurs de bord et augmenté la capacité des systèmes de réception au sol.
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Des données codées |
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Toutes les données transmises (sous forme binaire) par Voyager 2 sont codées avant l'émission, de sorte que l'on puisse, sur la Terre, détecter et corriger les erreurs de transmission. De quelle nature est ce codage ? Un procédé très simple consiste à répéter trois fois chaque chiffre binaire : on écrit 111 au lieu de 1, et 000 au lieu de 0.
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Un flux d'un modem V34 |
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La capacité de transmission des signaux envoyés par Voyager 2 au cours de son survol d'Uranus a été augmentée par la combinaison des signaux reçus par plusieurs antennes. Cette capacité de transmission correspond à la probabilité de recevoir un message relativement fiable, pour une vitesse de transmission donnée. Les courbes ci-dessus correspondent à une probabilité de 90 pour cent, au moment où la sonde se trouvait le plus près d'Uranus. On disposait de plusieurs combinaisons d'antennes du Deep Space Network de la NASA aux Etats-Unis, en Australie et en Espagne : une seule antenne parabolique de 64 mètres (en pointillés), une antenne de 64 mètres couplée à une de 34 mètres (traits gris), ou encore une antenne de 64 mètres et deux de 34 mètres (traits noirs). Grâce au radiotélescope de 64 mètres de Parkes, en Australie (traits de couleur), la transmission était fiable quand on transmettait 29 900 bits par seconde. C'est en Australie que la qualité de réception était la meilleure, parce qu'Uranus se trouvait alors dans le ciel austral.
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Cette précaution est indispensable, car il arrive qu'un des 1 soit changé en 0 (ou l'inverse), en raison d'une transmission défectueuse (il y a toujours un certain bruit de fond à la réception des signaux radio). Le 111 ou le 000 initiaux peuvent donc se transformer en une des huit combinaisons possibles (23) de 1 et de 0, et l'on réduit nettement le nombre d'erreurs en admettant simplement que le bit transmis est celui qui figure en au moins deux exemplaires dans le triplet. Cette méthode s'est avérée très efficace.
On se rend bien compte sur cet exemple simplifié de codage des données et de détection des erreurs de transmission, que si l'on veut améliorer la fiabilité des données transmises, il faut, en contrepartie, augmenter le nombre total de bits à transmettre. Or, dans le cas de Voyager 2, on souhaitait, à l'inverse, augmenter la vitesse de transmission des données.
Dans l'exemple précédent, seul le premier bit de chaque triplet est significatif et forme ce qu'on appelle le bloc de données, les deux suivants constituant le bloc de codage. Un tel codage multiplie par trois le nombre de bits à transmettre, et l'on imagine bien que les codes utilisés pour Voyager 2 sont beaucoup plus sophistiqués et plus concis. L'objectif était, rappelons-le, de réduire le nombre de bits à transmettre afin d'augmenter le nombre de données émises vers la Terre. Lors du passage à proximité de Jupiter et de Saturne, par exemple, on a utilisé le code de Golay, où les blocs de codage et les blocs de données ont la même taille, d'où une multiplication par deux (et non trois) du nombre total de bits. Au voisinage d'Uranus, on a adopté le code de Reed-Solomon, plus économique, car les blocs de codage sont sept fois plus petits que les blocs de données. Cette décision était audacieuse, car il n'existait pas de matériel informatique de sécurité en cas de défaillance du système de codage par la méthode Reed-Solomon, contrairement au codage de Golay.
Précisons en effet que le matériel informatique du codage de Reed-Solomon avait été installé sur Voyager 2 dans un tout autre but : la mission Voyager était la première à transmettre les données à une fréquence radio de 8,4 gigahertz (la bande X) et, si ce canal n'avait pas donné satisfaction, on avait prévu de recourir à la bande S (2,3 gigahertz), dont la capacité inférieure aurait entraîné l'usage du code de Reed-Solomon.
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