L’Agence spatiale européenne (ESA) effectue pour la première fois la rentrée assistée d’un satellite. Après avoir achevé sa mission avec succès, le satellite de cartographie des vents Aeolus, dont le carburant est presque épuisé, est en train de redescendre vers la Terre. Bien qu’Aeolus ait été construit avant l’adoption des réglementations actuelles en matière d’élimination des déchets, l’ESA s’efforce de respecter les meilleures pratiques actuelles en orientant le satellite vers une rentrée océanique, afin de minimiser les risques. (Concept artistique d’un satellite en train de brûler lors de sa rentrée dans l’atmosphère)
L’Agence spatiale européenne orchestre sa toute première rentrée dans l’atmosphère avec le satellite Aeolus, dans le but de le diriger vers une rentrée océanique. Malgré les défis posés par les conditions atmosphériques fluctuantes dues à une activité solaire accrue, l’équipe de l’ESA utilise des simulations, des manœuvres innovantes et des ajustements continus pour assurer la sécurité et la réussite de la mission.
Pour la première fois dans la salle de contrôle principale de l’ESA en Allemagne, des simulations sont en cours alors que les équipes préparent non pas un lancement, mais le retour assisté d’un satellite dans l’atmosphère terrestre. Mission réussie, le carburant s’épuise, Aeolus redescend naturellement.
L’équipe de contrôle de la mission commandera bientôt le satellite de cartographie des vents pour la dernière fois, en orientant sa rentrée vers l’océan afin de réduire le risque, déjà très faible, de son retour. Dans les simulations, cependant, les choses ne se passent pas comme prévu.
Filipe Metelo et Isabel Rojo pendant les simulations de rentrée d’Aeolus. Filipe Metelo, responsable des simulations, explique que « pour les équipes, ces simulations ressemblent à la réalité ». Crédit : ESA
Il n’y a pas deux missions identiques, mais les lancements ont de nombreuses étapes et caractéristiques en commun : un satellite ou un engin spatial est lancé dans l’espace à bord d’une fusée défiant la gravité, après quoi il se sépare et, même si les séquences exactes diffèrent, il est réveillé, les panneaux solaires sont déployés, les instruments sont allumés et testés et ses propulseurs sont mis à feu pour l’amener là où il doit être.
Il y a cinq ans, c’est exactement ce que faisait Aeolus. Aujourd’hui, sa mission terminée, il est à quelques jours de sa rentrée dans l’atmosphère terrestre et, bien qu’il n’ait pas été conçu pour cela, des équipes vont tenter de le guider sur sa trajectoire.
La mission Aeolus de l’ESA a permis d’obtenir en temps voulu des profils précis des vents de la planète et des informations complémentaires sur les aérosols et les nuages. Cette mission a permis de mieux comprendre la dynamique de l’atmosphère. Elle a également fourni des informations indispensables pour améliorer les prévisions météorologiques et contribuer à la recherche sur le climat. Crédit : ESA/ATG medialab
Aeolus a été planifié et construit avant la mise en place des réglementations internationales actuelles sur l’élimination en fin de vie, mais l’ESA fait néanmoins tout ce qui est en son pouvoir pour aligner Aeolus, rétrospectivement, sur les meilleures normes d’aujourd’hui. C’est la première fois qu’une telle rentrée assistée est tentée par le contrôle de mission de l’ESA, mais des simulations sont en cours pour s’assurer qu’il n’y aura pas de surprise.
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Simulation d’une rentrée assistée : une première pour l’ESA
Comment simuler quelque chose que l’on n’a jamais fait auparavant ? C’est la question que s’est posée Filipe Metelo, responsable de la simulation :
Tout d’abord, nous créons une simulation réaliste du comportement que nous attendons d’Aeolus lors de son retour, en utilisant les informations dont nous disposons sur les scénarios de rentrée antérieurs, contrôlés et non contrôlés, avec des « télécommandes » testées et éprouvées et avec divers logiciels déjà à notre disposition », explique Filipe.
« Nous avons ensuite choisi des scénarios spécifiques qui pourraient se produire, à la fois probables et improbables, et nous les avons joués dans la salle de contrôle principale. Avec un ‘faux’ Aeolus et un système au sol, nos équipes ont l’impression d’être dans la réalité. »
Aeolus a fourni des observations mondiales des profils de vent depuis l’espace afin d’améliorer la qualité des prévisions météorologiques. Cette nouvelle mission a également permis de mieux comprendre la dynamique atmosphérique et les processus climatiques. Crédit :
ESA/AOES Medialab
En général, les opérations réelles ne devraient pas être si différentes des événements simulés qui sont en train d’être répétés, mais cette rentrée s’accompagne d’une plus grande incertitude que les lancements et les manœuvres habituels dans cette salle historique.
Les niveaux élevés d’activité solaire actuels créent des fluctuations imprévisibles de l’épaisseur de l’atmosphère, ce qui accélère le retour d’Éole. C’est pourquoi certains aspects de cette campagne sont continuellement ajustés à l’approche des opérations critiques.
La station au sol de Kiruna de l’ESA sera en contact avec Aeolus pendant les manœuvres critiques de rentrée dans l’atmosphère. La station est située à Salmijärvi, à 38 km à l’est de Kiruna, dans le nord de la Suède. Elle est équipée pour les opérations de suivi, de télémétrie et de commande, ainsi que pour la réception, l’enregistrement, le traitement et la diffusion des données. Crédit : ESA-S.Corvaja
Manœuvres marquantes
Les moments clés du retour d’Aeolus seront une série de manœuvres jamais effectuées auparavant qui devraient orienter Aeolus sur une trajectoire de retour au-dessus des régions les plus inhabitées possibles, c’est-à-dire l’océan.
Au cas où l’une des manœuvres ne se déroulerait pas comme prévu, il appartiendra aux différentes stations terrestres du monde entier de suivre le signal d’Aeolus, puis aux experts en dynamique de vol de l’ESA de déterminer son orbite et éventuellement de produire de nouvelles commandes que l’équipe de contrôle de vol enverra au satellite.
Illustration de la rentrée et de la désintégration de l’engin spatial de ravitaillement Automated Transfer Vehicle de l’ESA lors d’une rentrée contrôlée. Crédit : ESA
Cinq simulations sont prévues au total, qui ressemblent plus à des répétitions avec des problèmes mineurs, comme la perte de contact avec Aeolus ou des parties du vaisseau spatial atteignant des températures inattendues, qu’à des scénarios catastrophe souvent lancés aux équipes avant un lancement.
Ce qui rend cette rentrée si spéciale, et si nouvelle, c’est qu’elle prend une mission construite avec une fin en tête et, depuis le sol, modifie son avenir.
Isabel Rojo est responsable des opérations de la mission Gaia de l’ESA. Elle est basée à l’ESOC, le Centre européen d’opérations spatiales, à Darmstadt, en Allemagne. Crédit : ESA/J. Mai
« J’ai probablement participé à plus de 60 simulations au cours de ma carrière, mais celle-ci est extrêmement différente, car nous nous efforçons d’exécuter les opérations prévues de la manière la plus précise et la plus sûre possible, mais avec un certain nombre d’inconnues qui échappent à notre contrôle », poursuit Isabel.
« J’ai hâte d’envoyer la dernière série de commandes qui exécuteront la manœuvre finale d’Aeolus et de les voir à bord d’un vaisseau spatial se comportant de manière nominale. Une fois que ce sera fait, notre rôle sera terminé, et nous ne pouvons qu’espérer le meilleur. J’ai bien sûr hâte que tout se passe comme prévu et que les fragments qui rentrent dans l’atmosphère finissent en toute sécurité dans l’océan.
Une fin inattendue pour une mission impossible
Le responsable de la mission Aeolus, Tommaso Parrinello, normalement basé au cœur d’observation de la Terre de l’ESA à ESRIN, en Italie, a participé aux simulations au centre de contrôle de la mission. Depuis le lancement d’Aeolus, il est à cheval entre les deux mondes de la science et des opérations et a pu constater à quel point cette mission a été difficile à piloter, mais aussi pourquoi elle en a valu la peine :
« Aeolus est une machine magique qui a surpris même les ingénieurs les plus expérimentés du monde entier », conclut Tommaso.
« Chaque jour, nous avons relevé et résolu de nombreux défis techniques et scientifiques pour être sûrs de fournir les meilleures données à la communauté météorologique. Mais cela a été difficile parce que c’était nouveau : Aeolus a toujours été conçue comme une mission de démonstration, rien de tel n’ayant jamais été lancé dans l’espace.
Tout comme Aeolus s’est surpassé au cours de sa mission, révolutionnant le profilage des vents et améliorant à jamais les modèles météorologiques, sa disparition s’avère aujourd’hui être un défi de grande importance.
Pour marquer la fin de la remarquable mission d’Aeolus, l’ESA a collaboré avec le compositeur Jamie Perera pour créer une pièce pour instruments à vent à partir de données couvrant toute la durée de vie du satellite en orbite autour de la Terre.
« Ce n’est que maintenant que l’on se rend compte qu’une idée proposée il y a tout juste un an est devenue quelque chose de réel et de tangible. Nous savons tous que cette rentrée ne sera pas facile et que nous pourrions ne pas réussir. Il s’agit probablement du plus grand défi de notre vie professionnelle, mais je ne pourrais pas imaginer une fin différente pour cette « mission impossible ».
« Écouter les différentes boucles vocales et participer aux activités interdépendantes dans la salle de contrôle principale est vraiment un moment inoubliable. C’est difficile à décrire. Non seulement c’est réel, mais cela arrive vite. Nous n’avons jamais été aussi prêts qu’aujourd’hui ! »