Un réseau d'antennes |
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Les mesures prises pour augmenter la qualité des données reçues ne se sont pas limitées au matériel embarqué, et l'on a également amélioré la réception au sol, en reliant plusieurs antennes, afin de combiner électroniquement les différents signaux reçus. On a notamment utilisé de cette façon une antenne parabolique de 64 mètres et deux de 34 mètres, du Réseau d'écoute spatiale de la NASA, en Australie ; cet ensemble était à son tour connecté au radiotélescope de 64 mètres de Parkes, prêté par les radioastronomes australiens. La vitesse de transmission fiable est ainsi passée de 14 400 bits par seconde (pour une seule antenne de 64 mètres) à un maximum de 29 900 bits par seconde. Toutefois on n'a émis que 21 600 bits par seconde, lorsque la sonde était proche d'Uranus, en se réservant la possibilité d'émettre à 29900 bits par seconde en cas d'urgence.
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Un pilotage délicat |
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Au sol il fallait aussi piloter la sonde, ce qui n'est pas si facile. Pour effectuer les calculs de trajectoire, qui reposent sur des méthodes statistiques et des modèles de mécanique céleste très complexes, on doit utiliser de très gros ordinateurs. En outre, la navigation interplanétaire reste un mélange de science et d'art, et toute décision requiert une certaine part de jugement humain.
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La position de la sonde |
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Les calculs de navigation se fondent sur des données radiométriques ou optiques : les données radiométriques sont recueillies lors de l'interaction des émissions radio de la sonde avec les antennes terrestres, sous trois formes différentes : l'effet Doppler (le décalage de fréquence dû au mouvement de l'émetteur par rapport au récepteur), la durée du trajet aller-retour entre la sonde et la Terre, et l'angle entre la direction de l'onde radio émise par la sonde et la direction d'une radiosource de référence. Ces trois mesures nous indiquent respectivement la vitesse de la sonde, selon l'axe Terre-sonde, sa distance et sa position angulaire sur la sphère céleste.
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Les données optiques sont fournies par les deux appareils de prise de vues embarqués . Le pilotage optique, expérimenté pour la première fois sur les sondes Mariner et Viking, envoyées vers Mars, était absolument indispensable dans la mission Voyager, car les données optiques, contrairement aux données radiométriques, permettent de déterminer la position de la sonde par rapport aux planètes et leurs satellites étudiés, et non par rapport à la Terre. On peut ainsi étudier l'orbite des satellites naturels, qui sont dépourvus de récepteur radio, et la trajectoire de la sonde. Cette technique est très utile lorsqu'on cherche à braquer des instruments vers un satellite proche, surtout quand on ne connaît pas avec précision sa masse et son orbite.
A partir des données optiques et radiométriques, on a réussi à déterminer la position de Voyager 2 à moins de 23 kilomètres près, alors que la sonde se trouvait à plus de trois milliards de kilomètres de la Terre. Cette précision était supérieure à la précision requise pour orienter les appareils photographiques au cours du survol de Miranda, une des lunes d'Uranus, mais elle fut durement acquise.
En décembre 1985, par exemple, la trajectoire réelle ne correspondait pas au modèle dynamique, et il a fallu augmenter assez nettement (0,3 pour cent) la masse estimée d'Uranus pour réduire l'écart : les logiciels de détermination d'orbites avaient calculé une valeur incorrecte de cette masse, et il a fallu corriger " à la main ".
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