Le 22 septembre, vers midi, Le vaisseau spatial Integral de l'ESA est passé en mode sans échec d'urgence. L'une des trois « roues de réaction » actives du vaisseau spatial s'était éteinte sans avertissement et avait cessé de tourner, provoquant un effet d'entraînement qui signifiait que le satellite lui-même a commencé à tourner.

À la suite de la rotation du vaisseau spatial, les données n'atteignaient que le contrôle au sol de manière inégale et les batteries se déchargeaient rapidement. Avec seulement quelques heures d'autonomie restantes, il semblait possible que la mission de 19 ans soit perdue.

L'équipe de contrôle de vol intégral, en collaboration avec les équipes de dynamique de vol et de station au sol du contrôle de mission ESOC de l'ESA, équipes de l'ESAC et d'Airbus Defence &Space, mis au travail. Avec une réflexion rapide et des solutions ingénieuses, ils ont trouvé le problème et ont sauvé la mission.

Quoi sur Terre ?

Un Single Event Upset (SEU) se produit lorsqu'une particule chargée frappe une partie sensible d'un équipement électrique, provoquant un « changement d'état » ponctuel qui perturbe son fonctionnement. Ces charges, Les particules « ionisées » proviennent souvent du Soleil lorsqu'il crache de la matière et de l'énergie lors d'éruptions solaires ou d'éjections de masse coronale.

"Je ne pense pas que le SEU à cette occasion ait été causé par notre local, étoile parfois grincheuse. Cette grève s'est produite un jour où aucune activité de météorologie spatiale pertinente n'a été observée, " explique Juha-Pekka Luntama, Responsable de la météo spatiale de l'ESA.

« Sur la base d'une discussion avec nos collègues de l'équipe de contrôle de vol, il semble que l'anomalie ait été déclenchée par des particules chargées piégées dans les ceintures de radiations autour de la Terre."

Les ceintures de radiation de Van Allen sont deux régions en forme de beignet entourant la Terre, où les particules chargées énergétiques sont piégées à l'intérieur du champ magnétique terrestre. Leurs propriétés varient en fonction de l'activité solaire et ils représentent un danger pour les satellites et les humains dans l'espace qui les traversent. Parce que le point le plus bas de l'orbite d'Integral n'est plus qu'à 1500 km de la surface de la Terre, le vaisseau spatial traverse les deux ceintures de rayonnement sur son orbite.

'Darmstadt, nous avons un problème'

Integral utilise des « roues de réaction » – des roues qui stockent de l'énergie lorsqu'elles tournent – ​​pour contrôler subtilement la direction dans laquelle pointe le vaisseau spatial sans avoir besoin de propulseurs.

Soudainement, une de ces roues de réaction s'est arrêtée et, à cause de la loi de conservation de l'énergie, cette force de rotation auparavant dans la roue devait aller ailleurs - tout le vaisseau spatial. Le vaisseau spatial a commencé à tourner, déclenchant un Mode d'Attitude de Sécurité d'Urgence qui, malheureusement, en raison d'un échec antérieur, n'était plus fiable et n'arrivait pas à stabiliser la mission.

La roue de réaction a été réactivée par les équipes au sol, mais le vaisseau spatial a continué à tourner à une vitesse moyenne d'environ 17 degrés par minute (environ une rotation toutes les 21 minutes), ainsi que de vaciller de manière imprévisible autour de ses axes. Cela peut sembler peu, mais le vaisseau spatial tournait à cinq fois son maximum lorsqu'il était sous contrôle.

"Les données provenant d'Integral étaient saccadées, entrant pendant de courtes périodes en raison de sa rotation. Cela a rendu l'analyse encore plus difficile, " explique Richard Southworth, Responsable des opérations de la mission.

"Les batteries se déchargeaient, car il n'y avait que de courtes périodes de charge lorsque les panneaux faisaient brièvement face au soleil."

Le premier défi était de diminuer la consommation d'énergie d'Integral pour gagner plus de temps. Les premières estimations de la charge restante avant la panne d'électricité et la perte du satellite n'étaient que de trois heures. Pas à pas, en éteignant divers instruments et composants non critiques, cela a augmenté à plus de six heures. Prochaine étape :arrêter l'essorage.

Avec le soutien d'experts de l'industrie, l'équipe de l'ESOC a analysé l'état des roues de réaction, proposer une série de commandes pour modifier leur vitesse et freiner le satellite en rotation. En fin d'après-midi, les commandes ont été envoyées et ont immédiatement réussi, mais encore trois longues heures s'écoulèrent avant que le satellite ne soit totalement sous contrôle et hors de danger immédiat.

Moment Apollo 13 d'Integral

"Tout le monde a poussé un énorme soupir de soulagement. C'était très proche, et nous avons été immensément soulagés de sortir le vaisseau spatial de cette expérience de "mort imminente", " se souvient Andreas Rudolph, Chef de la division des missions d'astronomie au sein du département des opérations de mission de l'ESOC.

« La plupart des membres de l'équipe de contrôle travaillaient à domicile à ce stade – je suivais les opérations depuis le train ! – et ont travaillé jusqu'à quatre heures du matin pour que le vaisseau spatial soit complètement stable, se remettre en place et face au Soleil pour recharger ses batteries."

Malheureusement, quelques heures plus tard, alors que l'équipe se réunissait à nouveau pour discuter des prochaines étapes, le vaisseau spatial a recommencé à tourner, ses roues de réaction tournant à nouveau à grande vitesse. La raison de cela n'est toujours pas complètement comprise, mais on pense qu'elle est associée à une "occultation du suiveur d'étoiles" ou à un "aveuglement" qui n'a pas été gérée correctement par les systèmes de contrôle du satellite - effectivement lorsque la Terre gêne la vue du vaisseau spatial sur les étoiles, qu'il utilise pour s'orienter.

L'équipe a répété les étapes des jours précédents pour stabiliser le vaisseau spatial et revenir à une position de pointage du Soleil, cette fois sans gêner les traqueurs d'étoiles. La récupération n'a pris que quelques heures, mettre en pratique les leçons apprises dès la première fois.

Integral est depuis resté sous contrôle, et à partir du 27 septembre, tous les systèmes sont de nouveau en ligne. Depuis le 1er octobre, après un paiement prolongé, ses instruments sont de retour pour observer l'Univers à haute énergie.

L'une des premières cibles d'Integral sera d'observer des étoiles massives dans la région d'Orion, et étudier l'impact sur leur environnement lorsqu'ils deviennent supernova.

« Nous revenons également aux observations de la « cible d'opportunité », ce qui signifie qu'Integral réagit à nouveau rapidement pour étudier des événements explosifs inattendus dans l'Univers, " dit Erik Kuulkers, Scientifique de projet de l'ESA pour Integral.

Un problème de poussée

Ce n'est pas la première fois que cette mission vieille de près de 20 ans fait peur à l'équipe de contrôle du centre d'opérations ESOC de l'ESA. L'année dernière, Integral a tiré ses propulseurs pour peut-être la dernière fois prévue, après une panne de son système de propulsion.

C'est ce système de propulsion déficient qui signifiait qu'un mode sans échec normalement rectifiant était inefficace à cette occasion. Avec le mode maintenant désactivé, l'équipe de contrôle travaille sur une nouvelle séquence de sauvetage automatique qui devrait imiter de nombreuses opérations effectuées après cette anomalie, seulement beaucoup plus vite.

Lorsque le système de propulsion est tombé en panne, l'équipe s'est rendu compte qu'elle devrait apprendre à manœuvrer le satellite de quatre tonnes en utilisant uniquement ses roues de réaction très sensibles, pour décharger de l'énergie à des périodes régulières et contrer les forces sur le vaisseau spatial, y compris la poussée douce de la lumière du soleil. C'était une solution qui n'avait jamais été essayée auparavant.

"Je ne pensais pas que c'était possible au début. Nous avons vérifié avec nos collègues de la dynamique de vol et la théorie a indiqué que cela fonctionnerait. Après avoir fait une simulation, nous l'avons testé sur le vaisseau spatial. Ça a marché, " explique Richard.

"Grâce à notre équipe à l'esprit vif et à l'aide d'experts de tous les secteurs, Intégral vit. Presque deux décennies, cela dépasse de loin les attentes pour ce qui était censé être une mission de cinq ans. »