XMM-Newton. Crédit :ESA/D. Ducros
XMM-Newton est l'un des observatoires en orbite les plus anciens et les plus productifs d'Europe, enquêter sur l'univers des rayons X chauds. Grâce au travail d'équipe et à l'innovation technique, il est sur la bonne voie pour continuer à voler encore longtemps.
Lancé il y a 17 ans, Le télescope à rayons X en orbite de l'ESA a aidé les scientifiques du monde entier à comprendre certains des événements les plus mystérieux de notre Univers, de ce qui se passe dans et autour des trous noirs à la formation des galaxies.
A 3800kg, le XMM-Newton de 10 m de long est le plus gros satellite scientifique jamais construit en Europe et ses miroirs de télescope sont les plus sensibles jamais développés.
Prévu pour fonctionner pendant une dizaine d'années, le vaisseau spatial robuste a agréablement surpris tout le monde en durant près de deux décennies – et il ne montre aucun signe d'abandon.
Le succès de XMM-Newton a été possible non seulement grâce au robuste vaisseau spatial, mais aussi l'étroite coopération entre le centre d'astronomie de l'ESA près de Madrid, Espagne, et les contrôleurs de mission du centre d'opérations de l'ESA à Darmstadt, Allemagne.
"Le nombre total de 4775 publications scientifiques à ce jour, avec 358 pour cette seule année, est un bilan impressionnant du succès scientifique de la mission, couvrant plusieurs, de nombreux domaines de l'astrophysique, " note le scientifique du projet Norbert Schartel.
Mais le garder en forme et en bonne santé au cours de sa troisième décennie signifie que l'équipe doit continuer à développer et à tester de nouvelles techniques de contrôle. Une modification complexe du système de contrôle de l'orbite a presque réduit de moitié la consommation de carburant, par exemple.
(Pas) courir à vide
Le module inférieur XMM émergeant du Large Space Simulator de l'ESTEC en 1999. Crédit :ESA
Pour commencer, garder XMM en orbite nécessitera des tirs de propulseurs occasionnels, environ une fois par jour, et cela signifie brûler du carburant.
"Nous avons beaucoup de carburant et au fil des ans, nous avons compris comment en utiliser de moins en moins pour maintenir notre orbite scientifique, " dit Marcus Kirsch, responsable des opérations spatiales.
« Le carburant est réparti entre quatre réservoirs distincts, mais le réservoir principal fonctionnera à sec en premier. La conception signifie que nous ne pouvions pas utiliser le carburant restant dans les autres réservoirs, nous allons donc tout déplacer dans le réservoir 1. Cela nous permettra de poursuivre les opérations au cours de la prochaine décennie. »
De retour dans la salle de contrôle
Dans le cadre de ce processus, l'équipe de contrôle de vol est retournée dans le grand ESA, Salle de contrôle principale polyvalente au contrôle de mission en novembre – la première fois depuis son lancement en 1999 – pour cinq jours de simulations intensives. L'équipe travaille généralement à partir d'un plus petit, salle dédiée partagée avec les équipes de mission Integral et Gaia.
Les simulations ont vérifié les procédures qui seront utilisées pour déplacer le carburant et pour reconfigurer XMM pour fonctionner au-delà de 2017.
"Peu de vaisseaux spatiaux utilisent le système de carburant de réservoir spécialement conçu comme sur XMM, " dit Nikolai von Krusenstiern, ingénieur d'exploitation d'engins spatiaux.
"Pour autant que nous sachions, personne n'a jamais transféré de carburant d'un réservoir à un autre avec une conception de réservoir comme la nôtre dans un satellite en orbite, et nous voulons prendre autant de temps que nécessaire pour minimiser tout risque pour la mission."
Les deux images de ce collage ont été prises par les deux caméras de surveillance à basse résolution montées sur les côtés opposés de l'assemblage du plan focal, en regardant le long de la direction de pointage du tube du télescope vers le module de service. Crédit :ESA
Le réapprovisionnement de réservoir à réservoir n'a jamais été prévu dans les spécifications de conception d'origine – car XMM n'était pas censé durer aussi longtemps – aucun processus n'a donc été conçu par le constructeur Astrium (maintenant Airbus Defence &Space).
"Airbus a été très utile - ils nous ont même aidés à entrer en contact avec le concepteur désormais à la retraite du système de carburant pour nous aider à concevoir les procédures en toute sécurité, " dit Nikolaï.
La troisième décennie de XMM
L'équipe va maintenant analyser les résultats des simulations du mois dernier dans le but de reconfigurer le vaisseau spatial en 2017. Cela complétera l'optimisation minutieuse des procédures de contrôle de vol déjà en place, et continuer à tirer les propulseurs XMM - et le vaisseau spatial à voler de manière fiable - jusqu'en 2023.
Après ça, l'équipe disposera d'un plan à faible risque et confirmé pour effectuer le réapprovisionnement en carburant, qui maintiendrait par la suite l'engin dans sa mission scientifique jusque dans sa troisième décennie.
"Le temps passé en formation et en simulation le mois dernier a été extrêmement précieux pour toute l'équipe, " dit Marcus.
"Nous avons travaillé ensemble pour concevoir une solution solide pour les prochaines décennies de XMM, et les ingénieurs individuels ont acquis une excellente expérience de formation qu'ils peuvent utiliser pour XMM ou même emporter avec eux s'ils sont affectés à d'autres missions."
