Chroniques martiennes

Sur Mars, personne ne vous entend hurler


Lundi 7 février 2000 
L'antenne de 45 mètres de l'université de Stanford (Crédit photo : droits réservés)
Alors que tout le monde la croyait morte et enterrée, il se pourrait bien que (oh miracle) la sonde Mars Polar Lander soit finalement encore en vie. A deux reprises, l'antenne radio de 45 mètres de l'université de Stanford aurait capté un faible appel de détresse en provenance de l'atterrisseur.

Mars Polar Lander avait reçu plusieurs fois l'ordre, au cours des mois de décembre 1999 et de janvier 2000, d'envoyer un signal radio vers la Terre, alors que l'antenne de l'université de Stanford se tenait à l'écoute. Aucun signal n'avait été détecté en temps réel, mais après un traitement intensif des données, les ingénieurs s'étaient rendu compte qu'un signal semblant provenir de Mars avait peut-être bien été capté par l'antenne parabolique le 18 décembre 1999 et le 4 janvier 2000. 

Deux autres essais avaient eu lieu le 10 et le 14 décembre, mais aucun signal n'a été détecté, même après traitement. Deux explications sont possibles : un incident au moment de l'émission a empêché la commande de parvenir à bon port, ou l'atterrisseur était en sommeil au moment de l'arrivée du message (dans certains modes, la sonde n'est effectivement pas à l'écoute).

Le signal étant très faible, il a fallu plusieurs semaines de travail pour l'isoler d'un important bruit de fond, du en partie aux multiples interférences terrestres. Sa puissance était d'environ 1 watt, soit une puissance équivalente à celle d'un téléphone portable. Ecouter Mars Polar Lander est aussi difficile que de distinguer avec un télescope la lumière émise par une petite lampe d'une guirlande qu'un martien aurait utilisé pour décorer son sapin de Noël !

En théorie, l'antenne UHF n'a pas la puissance nécessaire pour établir une liaison avec la Terre, et les signaux qu'elle émet doivent normalement être relayés par une sonde en orbite. Mais cette antenne possède un mode de test qui lui permet de diffuser des signaux dans l'espace. Il est alors possible d'entendre un imperceptible chuchotement en utilisant les plus puissantes antennes radio terrestres, comme celle de Stanford.

Les spécialistes radio sont formels, le signal est artificiel. Mais son origine martienne n'est pas certaine à 100 %. Il pourrait avoir été émis non pas de Mars, mais de la proche banlieue terrestre. Un test destiné à certifier son origine martienne était donc nécessaire. C'est pourquoi, alors que la NASA avait annoncé l'arrêt des tentatives de contact avec l'atterrisseur (reconnaissant ainsi officiellement sa disparition), une ultime séquence de commande a été envoyée le mardi 25 janvier à 19:00 vers l'atterrisseur. Comme la possibilité que l'atterrisseur soit en sommeil à ce moment là n'était pas nulle, la séquence a été retransmise le jour suivant.

Ce jeu d'instructions va forcer la sonde (si celle ci est toujours en état de fonctionner) à émettre une série de six signaux radio vers la Terre, sur une durée de deux jours, par l'intermédiaire de son antenne UHF, à une fréquence de 401,5 MHz. L'écoute est possible pendant des fenêtres de 30 minutes. La première fenêtre s'est ouverte pour l'antenne radio de l'université de Stanford le mercredi 26 janvier à 22:00. Les deux opportunités suivantes ont eu lieu à 00:30 et à 04:00 le jeudi 27 janvier 2000.

Pour traiter chaque plage de 30 minutes, il ne fallait pas moins de 18 heures de calcul, et les résultats n'ont donc pas été immédiats. Malheureusement, malgré l'acharnement des scientifiques de Stanford, aucun signal émanant de Mars Polar Lander n'a été mis en évidence. Il n'est cependant pas exclu qu'une analyse ultérieure révèle un contact.

Mais la NASA n'allait pas jeter l'éponge aussi vite. Une deuxième campagne de recherche a été planifiée et des nouvelles séquences de commande ont été envoyées à Mars Polar Lander pour forcer la remise à zéro de son horloge de bord et lui demander d'émettre à nouveau des bip-bip en UHF. Les commandes ont été envoyées le mardi 1er février et le mercredi 2 février 2000 depuis le réseau du Deep Space Network de la NASA.

Cette fois ci, l'antenne de Stanford n'est pas la seule à l'écoute. L'agence spatiale américaine a reçu des propositions d'assistance de la part de trois grands radiotélescopes européens. Le plus puissant est sans conteste le Westerbork Synthesis Radio Telescope situé aux Pays-Bas. Cet observatoire possède un complexe de 14 antennes de 25 mètres qui s'étend sur 3 kilomètres de long. Ces capacités d'écoute sont excellentes dans la bande de fréquence que Mars Polar Lander pourrait utiliser. Pour préparer la recherche, le personnel de l'observatoire a réalisé l'inventaire de toutes les radiosources terrestres possibles qui pourraient interférer avec le faible signal de Mars Polar Lander. Le Jodrell Bank Observatory en Angleterre participera aussi aux recherches en mettant en œuvre son antenne de 76 mètres de diamètre, ainsi que le Bologna Radio Astronomy Institute en Italie. Pour ces trois observatoires, l'écoute commencera le 4 février 2000. Si l'antenne de Stanford est libre à ce moment la (de nombreuses équipes scientifiques demandent effectivement des temps d'écoute), elle pourra tenter une nouvelle fois de détecter un signe de vie de l'atterrisseur.

Le fameux réseau d'écoute de la NASA, le Deep Space Network, ne peut pas participer aux recherches, car ses antennes ne sont pas sensibles dans la bande de fréquence UHF. Ce puissant réseau permet de suivre la plupart des sondes interplanétaires par l'intermédiaire d'antennes de 34 et de 70 mètres de diamètre basées sur trois points du globe : Goldstone en Californie, Canberra en Australie et Madrid en Espagne. Si cette deuxième campagne d'écoute est un échec et que la NASA décide malgré tout de continuer les recherches, elle pourrait fait intervenir l'énorme radiotélescope d'Arecibo (Porto Rico) et son antenne fixe de 305 mètres de diamètre.

Si les antennes des radiotélescopes européens sont plus puissantes que celle de 45 mètres de Stanford, les chercheurs ont été confrontés à un autre problème. Les bip-bip de l'atterrisseur se situent dans une gamme de fréquence utilisée pour la diffusion des émissions TV. L'annonce d'une reprise de contact avec la sonde martienne a bénéficié d'une forte couverture médiatique, et les reporters se sont bousculés aux portes des observatoires. Or le fonctionnement d'un simple téléphone cellulaire au voisinage d'une antenne produit une pollution suffisante pour empêcher toute recherche. On peut donc imaginer les dégâts que pourraient causer les liaisons satellitaires des camionnettes qui sont dépêchées sur les lieux des reportages. Durant les périodes d'écoute, la presse sera donc tenue à l'écart.

Richard Cook, le chef de projet de la mission, a essayé de calmer les esprits en annonçant qu'il ne fallait pas attendre grand chose de ce test et qu'il était inutile de commencer à s'exciter (trop tard, c'est fait !). Il est vrai que la situation est déjà assez triste comme ça, et il serait dommage de donner un faux espoir à tout le monde en annonçant prématurément un contact qui n'en est finalement pas un ...

Certains indices semblent pourtant convaincants. Le signal capté a été émis dans la plage de 30 minutes qu'aurait du utiliser la sonde Mars Polar Lander si celle ci avait voulu communiquer avec la Terre. La fréquence, la direction et la polarisation correspondent parfaitement à un signal émis par l'atterrisseur. De plus, quand une source radio se déplace par rapport à un observateur, la longueur d'onde du signal varie (ce phénomène est connu sous le nom d'effet doppler). Or, la rotation de la Terre et la rotation de Mars pendant l'émission doivent produire un effet doppler caractéristique, effet que l'on retrouve effectivement dans le signal de Stanford ...

Avec un peu de chance, l'antenne de Stanford a donc capté les appels au secours de Mars Polar Lander. Comme toutes les tentatives pour rentrer en contact avec la sonde depuis son atterrissage le 3 décembre dernier ont échoué, il faut se rendre à l'évidence. Deux pannes malencontreuses ont du se produire, empêchant toutes communications.

L'antenne parabolique à gain moyen (bande X) servant aux communications directes avec la Terre doit être défectueuse, les possibilités de panne étant multiples : blocage de son articulation, émetteur non fonctionnel, etc. Ce dispositif représentait le principal moyen de communication de l'atterrisseur, suite à la perte de Mars Climate Orbiter. Ensuite, le relais radio de Mars Global Surveyor doit aussi être victime d'un dysfonctionnement. L'atterrisseur pouvait effectivement envoyer des données via son antenne UHF à l'orbiteur, qui se chargeait de les relayer vers la Terre. Une panne du relais serait malheureuse, car l'appareil est d'origine française et il a été conçu par le CNES. De plus, il représentait l'unique moyen de communication pour les deux petits pénétrateurs Deep Space 2, Amundsen et Scott.

Il est impossible de dire à l'heure actuelle si les communications pourront être restaurées. Il n'est pas sur que le problème avec le relais de Mars Global Surveyor puisse être résolu ou que l'ensemble émetteur/antenne parabolique puisse être réparé. Dans le cas improbable ou l'on pourrait établir un contact avec Mars Polar Lander, il ne faudra pas s'attendre à recevoir des données scientifiques. On pourra tout au plus collecter des informations précieuses sur le déroulement de l'atterrissage et l'état actuel de l'engin, ce qui permettra d'éliminer certains scénarios expliquant l'échec (aucune donnée télémétrique n'ayant été transmise au cours de l'atterrissage, il est impossible de savoir ce qui a frappé Mars Polar Lander dans son plongeon vers la surface martienne). Les quelques bits que l'antenne UHF voudra bien nous accorder pourront par exemple permettre de déterminer dans quelle direction la sonde est orientée, ou sur quel type de terrain (plat ou pentu) elle a posé les pieds.

Mais Mars Polar Lander arrive en fin de vie. La petite sonde a déjà passé deux mois éprouvants à la surface de Mars et sa mission va bientôt se terminer. Le soleil sera bientôt trop bas sur l'horizon pour permettre aux panneaux solaires de recueillir assez d'énergie. Mars Polar Lander ne pourra donc bientôt plus résister aux rigueurs des froides soirées polaires, qui vont devenir de plus en plus longues avec l'arrivée de l'automne (ce désagrément aurait pu être facilement évité par l'utilisation de RTG).

Un point est en tout cas certain : nos moyens de communications avec les sondes martiennes sont ridicules et dérisoires. Petit rappel des faits : Mars Polar Lander devait transmettre la majeure partie de ses données grâce à son antenne UHF, Mars Climate Orbiter jouant le rôle de relais. A la suite de la perte catastrophique de cet orbiteur le 23 septembre dernier, les ingénieurs et techniciens se sont trouvés bien démunis (pour plus de détails, lire les conséquences de la perte de Mars Climate Orbiter). L'antenne à gain moyen devenait subitement le principal moyen de communication de l'atterrisseur, alors qu'elle devait normalement jouer le rôle de système de secours. La NASA a alors réquisitionné la sonde Mars Global Surveyor pour instaurer périodiquement une liaison UHF (à plus haut débit que la liaison en bande X fournie par l'antenne à gain moyen), mais avec un inconvénient majeur : celle ci n'était disponible que dans un seul sens, le sens Mars - Terre. Un bricolage abracadabrant absolument indigne d'une mission martienne. Les mésaventures de Mars Polar Lander prouvent qu'il devient plus qu'urgent de mettre au point une infrastructure robuste et fiable de communication avec Mars, comme celle du projet Mars Network.

Index des chroniques
Université de Stanford
Westerbork Synthesis Radio Telescope
Jodrell Bank Observatory
Bologna Radio Astronomy Institute
Le radiotélescope d'Arecibo

 

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