Des missions spatiales pilotées à la maison
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Entre retards, règles sanitaires et risques économiques, les missions d’exploration spatiale s’adaptent à la crise.
« Nous travaillons sur des instruments situés à 350 millions de kilomètres donc, même si cela demande une organisation différente, les quelques kilomètres entre nos maisons et le laboratoire ne changent pas grand-chose. », s’amuse Sylvestre Maurice, astrophysicien à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie1 . Si les missions spatiales martiennes se poursuivent sans trop de difficultés, d’autres doivent jongler entre crise sanitaire et exigences scientifiques.
Ainsi, le suivi des missions de l’Agence spatiale européenne (ESA), le principal partenaire des laboratoires du CNRS dans ce domaine, s’effectue au centre de contrôle European Space Operations Centre (ESOC) à Darmstadt en Allemagne. Ce centre a fermé durant une semaine, fin mars, quand une personne a été testée positive au coronavirus. « Nous ne prenons aucun risque avec les missions scientifiques », assure Fabio Favata, responsable de la stratégie, de la planification et de la coordination communautaire de l’ESA. Les locaux ont donc été entièrement désinfectés et les employés mis en quarantaine, heureusement sans qu’aucune autre personne ne déclare de symptôme. Mais cet arrêt et l’adaptation aux nouvelles normes sanitaires sur tous les sites de l’agence ont nécessité des changements opérationnels sur plusieurs missions.
Des missions qui s’adaptent
Lancé en février, Solar Orbiter est toujours en chemin vers le Soleil qu’il étudiera de près grâce à 10 instruments de mesure du milieu interplanétaire in situ et d’observations de la surface et couronne solaires. Directeur de recherche CNRS au Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique2 (LESIA), Milan Maksimovic a la délicate mission de vérifier que son instrument, désormais à des millions de kilomètres de la Terre, fonctionne comme prévu. Cette « recette en vol », qui sera effectuée sur tous les instruments embarqués jusqu’à mi-juin, se fait actuellement dans des conditions inédites : « pour notre instrument “Radio and Plasma Wave Analyzer” (RPW), la recette en vol est relativement simple et automatisée donc nous avons pu la faire facilement, chaque membre de l’équipe chez lui ou elle. », explique Milan Maksimovic. Le projet, mené par l’ESA, impliquant des équipes partout dans le monde, en particulier en France, Suède, République Tchèque, Autriche, USA et Allemagne pour le RPW, les téléconférences sont déjà monnaie courante. Seul le lien avec le serveur de l’ESA, habituellement fait uniquement via un ordinateur dédié au LESIA à Meudon, a dû être réorganisé à distance avec des accès sécurisés.
Mais les scientifiques ont rencontré plus de difficultés sur d’autres instruments aux fonctionnements plus sensibles, impactant le projet dans son ensemble. Ainsi, le satellite a dû entrer en un mode sécurisé « stand-by » durant la semaine de fermeture de l’ESOC. Tous les instruments ont été coupés et les activités de recette en vol décalées. Cela signifie que les tests complexes de certains instruments nécessitant de hautes tensions se font désormais avec un décalage temporel plus important car Solar Orbiter est plus éloigné que prévu de la Terre. Des caméras ont aussi été installées sur les écrans de l’ESOC affichant le suivi du satellite car ces opérations de recette en vol n’étaient pas prévues pour être effectuées à distance : « c’est un peu sportif, mais tout se passe bien jusque-là », rassure Milan Maksimovic.
Mars à portée de main
Même retour d’expérience pour la sonde spatiale BepiColombo, mission de l’ESA et de l’Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA) qui étudiera Mercure. Le 10 avril, elle a effectué une manœuvre délicate d’« assistance gravitationnelle », passant à seulement 12 685 km de la Terre, afin de bénéficier de sa gravité pour accélérer et se placer sur une bonne trajectoire vers la première planète du système solaire. Une équipe réduite a suivi cet événement capital pour la mission depuis le centre de l’ESOC, la plupart des membres étant en télétravail : « il a fallu nous coordonner de manière différente, mais nous avons été aidés par la bonne stabilité de la sonde », témoigne Elsa Montagnon, responsable des opérations de vol ESA de BepiColombo, dans une vidéo de l’ESA.
Une fiabilité des outils qui facilite l’organisation dans cette situation exceptionnelle. Sur Mars, si les activités scientifiques des satellites Mars Express et ExoMars Trace Gas Orbiter, gérés par l’ESA, ont été fortement réduites pour limiter les déplacements de personnels, le travail continue avec le rover Curiosity. « Tous les jours, Curiosity roule et nous établissons le trajet du jour suivant à partir de photos du terrain prises par le robot. », explique Sylvestre Maurice. Avec 10 instruments, ce sont 60 personnes qui pilotent le rover, dont 6 à 8 personnes pour l’instrument ChemCam, habituellement contrôlé une semaine sur deux à Toulouse ou Los Alamos (USA), et aujourd’hui piloté en télétravail. « Nous le pilotons depuis 8 ans donc nous avons de bons réflexes d’équipe. Mais si l’on réfléchit à ce que la situation peut changer dans l’organisation à long terme des missions spatiales, apprendre à fonctionner en équipe entièrement à distance sur un nouveau projet me semble plus difficile. »
Trois missions vers Mars doivent être lancées cet été, dont la chinoise Tianwen-1 et Hope des Émirats Arabes Unis. Le rover ExoMars de l’ESA, récemment baptisé Rosalind Franklin, doit chercher des traces de vie passée à la surface de Mars, mais son lancement a été repoussé en 2022, pour des raisons décorrélées de la crise sanitaire. Le « frère jumeau de Curiosity », Perseverance, développé par la Nasa, doit décoller le 30 juillet depuis Cap Canaveral (USA). À la recherche de traces de vie également, il prélèvera des échantillons de sol martien et emportera le premier hélicoptère à voler sur une autre planète ! « Notre équipe, qui gère l’instrument SuperCam, devait aller voir le tir sur place, une belle valorisation de 5 ans de travail. Mais ce ne sera pas possible à cause de la crise sanitaire. », regrette le planétologue spécialiste de l'exploration du Système solaire.
Car les projets spatiaux nécessitent des années de planification et préparation, avant même le lancement. Cette crise sanitaire aura-t-elle des conséquences à plus long terme sur la programmation de missions spatiales ? Avec les exigences sanitaires plus élevées mises en place, un certain ralentissement de la production de certains composants se fait sentir, pouvant modifier le rythme des missions spatiales. Surtout, la crise économique qui se profile pourrait impacter les investissements dans le spatial.
Un écosystème à soutenir
« Le budget du Programme scientifique de l’Agence spatiale européenne (ESA) est décidé à l’unanimité des pays membres tous les 3 ans avec un horizon légal de 5 ans. », nuance Fabio Favata. Ce fonctionnement unique « privilégié » assure un budget raisonnablement garanti au moins jusqu’à fin 2022, « une respiration qui permet de voir comment la situation va se stabiliser ». En particulier au niveau de la multitude d’acteurs, petits et grands, impliqués dans le domaine du spatial car « soutenir le développement industriel en Europe fait partie des missions de l’Agence».
Le Centre national d’études spatiales (CNES), qui représente la France au sein de l’ESA et joue le rôle de maître d’ouvrage dans toutes les missions spatiales françaises, a par exemple mis en place, avec un réseau de partenaires, un Observatoire d’économie spatiale qui propose à l’écosystème industriel français un partage d’informations et une réflexion collective à long terme sur les enjeux, notamment économiques, du secteur et de son évolution.
Aux États-Unis, le spatial reste considéré comme stratégique et essentiel pour la sécurité nationale. Mi-mai, les 18 centres de la Nasa – deuxième partenaire des missions spatiales issues des laboratoires du CNRS et de ses partenaires – recensaient 90 % de leurs employés en télétravail. Mais les activités continuent, avec notamment le maintien de lancements, que ce soit de satellites privés ou publics, ou de missions vers la station spatiale internationale comme nous avons pu le voir avec le premier lancement d’astronautes par l’entreprise privée SpaceX le 30 mai.
Comptant sur un « budget à pouvoir d’achat constant pour le futur du Programme scientifique », après le record de 14.4 milliards d'euros obtenus pour l’ensemble des programmes de l’ESA pour la période 2020-2024, Fabio Favata admet qu’il faudra s’adapter : « savoir à quoi et quand dépenser l’argent public est un choix politique qui va dépendre de chaque pays », conclut-il.
Les observations depuis le sol aussi affectées
« Tout va changer », prévoit Piercarlo Bonifacio, directeur de recherche CNRS au laboratoire Galaxies, étoiles, physique, instrumentation3 (GEPI). Fin des réunions en présentiel au profit de téléconférences et surtout « de nouveaux standards dans les salles blanches et les salles d’intégration », là où les instruments sont construits. Mais l’heure n’est pas encore au bilan.
Le scientifique travaille sur le spectrographe WEAVE, une pièce fondamentale pour le suivi au sol du satellite Gaia de l’ESA qui cartographie notre galaxie depuis 2013 : « Nous sommes responsables des fibres optiques qui mènent la lumière au spectrographe pour analyser son spectre. Or notre activité de test dans le laboratoire optique est à l'arrêt depuis mars et les industriels qui font les assemblages ont connu divers retards. Même si les tests reprennent bientôt, ils se feront au ralenti pour respecter les consignes, notamment de distanciation, dans une salle non aérée où l’on travaille en grande partie dans le noir. D’autres équipes du projet, par exemple en Espagne, ont aussi pris du retard, ce qui représente un coût non négligeable, en particulier pour les contrats courts à allonger. »
Dans le projet SPIAKID, financé par l’ERC4 et qui a commencé en janvier, l’équipe développe une nouvelle génération de capteurs supraconducteurs qui devrait être installée dès 2024 au New Technology Telescope (3.5 m) au Chili. Pour cela, le laboratoire doit acquérir un cryostat, permettant de manipuler les supraconducteurs à des températures minimes de 100 mK, en lançant un marché. Mais, à cause de la pandémie et de la généralisation du télétravail, la démarche est plus lente qu’habituellement et le matériel ne pourrait être livré qu’en année 2 du projet. Or, le fonctionnement de l’ERC impliquerait alors un remboursement moindre, affectant les coûts du projet. « Nous avons un bon financement donc nous pourrions prolonger le projet - et les contrats courts associés - pour pallier ce problème de démarrage tardif. Mais je suis inquiet pour les doctorants, en particulier, qui travaillent sur des projets ne disposant pas de tels financements. », explique le chercheur.
De son côté, l’Observatoire de Paris a aussi interrompu ses observations solaires du 16 mars au 19 mai, pour la troisième fois seulement depuis leurs débuts il y a 112 ans.
Article mis à jour le 19/06/2020
