C’est officiel pour la sonde Dawn : à court de carburant depuis 2018, elle tourne encore autour de Cérès

Que reste-t-il d’une sonde spatiale quand elle n’a plus une seule goutte de carburant ? Dans le cas de Dawn, la réponse tient en un mot : elle continue de tourner. Immobilisée depuis que ses réservoirs d’hydrazine se sont vidés, la sonde de la NASA n’est pourtant pas tombée. Elle orbite toujours, silencieuse, autour de Cérès, et les ingénieurs savent précisément combien de temps cela va durer.

Une sonde morte qui refuse de s’arrêter : le mystère de Dawn depuis 2018

Tout a basculé fin octobre 2018. La sonde Dawn, lancée pour étudier les deux plus gros objets de la ceinture d’astéroïdes, manque son rendez-vous radio programmé. Le lendemain, nouveau silence. Pour les équipes du Jet Propulsion Laboratory, le diagnostic ne fait aucun doute : l’hydrazine est épuisée. La NASA annonce alors officiellement la fin de la mission.

Ce détail technique a tout changé. L’hydrazine alimentait les petits propulseurs qui servaient à orienter la sonde, pas à la déplacer. Sans eux, impossible de pointer les panneaux solaires vers le Soleil pour se recharger, impossible de diriger l’antenne vers la Terre pour transmettre la moindre donnée. Dawn devient brutalement aveugle et muette, alors même que ses instruments fonctionnaient probablement encore.

La situation n’était pas totalement imprévisible. Au fil de la mission, trois des quatre roues à réaction de la sonde, ces dispositifs censés assurer son orientation sans consommer de carburant, avaient lâché. Deux d’entre elles avaient même cédé avant même l’arrivée à Cérès. Résultat, Dawn s’est retrouvée dépendante de ses réserves d’hydrazine bien plus tôt que prévu, ce qui a accéléré la fin annoncée de la mission.

Avant la panne sèche, les équipes avaient d’ailleurs poussé la sonde dans ses derniers retranchements scientifiques. Son orbite elliptique la faisait descendre jusqu’à 35 kilomètres d’altitude au-dessus de Cérès, contre 385 kilomètres au plus bas lors des phases précédentes. Un vol au ras des cratères qui a permis d’engranger des images et des mesures d’une précision inédite, juste avant que les moteurs ne se taisent définitivement.

11,5 km/s : le record insoupçonné caché derrière les moteurs ioniques de Dawn

Si Dawn a pu accomplir ce qu’aucun autre engin n’avait réalisé avant elle, c’est grâce à une technologie de propulsion assez différente des moteurs chimiques classiques. Ses moteurs ioniques n’offrent qu’une poussée minuscule, comparable au poids d’une feuille de papier posée sur la paume de la main. Mais cette poussée, appliquée en continu pendant des mois, voire des années, finit par produire des changements de trajectoire considérables.

C’est cette patience technologique qui explique le chiffre impressionnant avancé par la NASA : un delta-v cumulé de 11,5 kilomètres par seconde, c’est-à-dire la variation totale de vitesse que la sonde a pu générer grâce à sa propulsion ionique tout au long de sa mission. Un record pour un engin spatial, rendu possible uniquement parce que Dawn n’était pas pressée.

Sur onze ans de mission, cette technique a permis à la sonde de parcourir 6,9 milliards de kilomètres. Une distance qui donne le vertige, mais qui s’explique surtout par l’efficacité redoutable de ce type de propulsion, capable d’étirer chaque gramme de carburant bien au-delà de ce qu’un moteur chimique traditionnel aurait permis.

Ce bilan de parcours a surtout servi un objectif scientifique unique. Dawn reste à ce jour le seul engin à s’être placé en orbite autour de deux corps extraterrestres distincts. Elle a d’abord étudié Vesta pendant quatorze mois, entre 2011 et 2012, avant de rejoindre Cérès en mars 2015. Un véritable tour de force de navigation, rendu possible uniquement grâce à cette propulsion ionique capable de changer de cap sans épuiser des tonnes d’ergols.

99 % de chances de tenir 50 ans : comment la NASA a calculé l’incroyable longévité de l’orbite

Perdre le contrôle d’une sonde ne signifie pas perdre le contrôle de sa trajectoire. Les ingénieurs du JPL ont modélisé précisément le comportement orbital de Dawn une fois livrée à elle-même, en tenant compte de l’attraction de Cérès, des perturbations gravitationnelles et de la mécanique céleste propre à cette région de la ceinture d’astéroïdes. Leurs calculs sont sans appel : l’orbite est jugée stable pour au moins 20 ans.

Mieux encore, la confiance des équipes dépasse les 99 % quant à une stabilité orbitale d’au moins 50 ans. Un chiffre qui peut surprendre pour un objet livré à lui-même dans l’espace, mais qui illustre à quel point l’environnement autour de Cérès est, paradoxalement, plutôt calme et prévisible une fois qu’on en maîtrise les paramètres.

Ce délai de 20 ans n’est pas sorti du chapeau. Il correspond aux protocoles de protection planétaire imposés par la NASA, qui classent Dawn en catégorie III. Concrètement, ces règles interdisent tout contact entre la sonde et la surface de Cérès avant que ce laps de temps ne soit écoulé, dans le but de préserver l’intégrité scientifique de la planète naine, notamment pour tout ce qui concerne la chimie liée aux briques du vivant.

Marc Rayman, l’ingénieur en chef de la mission au JPL, a tenu à démonter une idée reçue qui circule souvent à ce sujet. Non, ces 20 ans ne servent pas à stériliser la sonde grâce au vide spatial, aux radiations ou aux écarts de température extrêmes. De nombreux microbes terrestres résistent remarquablement bien à ce genre de conditions hostiles. Le véritable objectif de ce délai serait plutôt de laisser le temps à une éventuelle mission de suivi de se préparer et d’intervenir dans de bonnes conditions.

Cérès, tombeau silencieux : pourquoi la sonde devient une relique figée dans l’espace

Toutes les missions spatiales ne se terminent pas de la même façon. La sonde Cassini, par exemple, a volontairement plongé dans l’atmosphère de Saturne en fin de parcours, pour éviter tout risque de contamination des lunes potentiellement habitables du système saturnien. Dawn, elle, a connu un sort très différent : elle a été laissée telle quelle, en orbite autour de Cérès.

Cette différence de traitement s’explique assez simplement. Cérès, contrairement aux lunes glacées de Saturne, ne possède pas d’atmosphère susceptible de favoriser une dissémination de micro-organismes terrestres à grande échelle. Faire s’écraser Dawn n’aurait donc eu que peu d’intérêt en matière de protection planétaire, et les équipes ont préféré la laisser décrire ses boucles autour de la planète naine.

La mission est officiellement classée comme terminée depuis le 31 octobre 2018, date retenue par la fiche de mission pour marquer l’épuisement des ergols de pointage. Depuis, Dawn n’est plus qu’un corps inerte, incapable de transmettre quoi que ce soit, mais toujours soumis aux lois de la gravité qui la maintiennent fidèlement en orbite.

Cette situation fait de Dawn une sorte de capsule temporelle flottant dans l’espace. Tant qu’aucune mission ne viendra la récupérer ou l’étudier de plus près, elle restera là, témoin figé d’une exploration qui a permis de cartographier deux mondes jusque-là largement méconnus. Une relique technologique, en somme, qui continue d’accompagner Cérès dans sa ronde autour du Soleil.

Il faudra donc patienter plusieurs décennies avant qu’une éventuelle mission ne s’approche de nouveau de Cérès pour, pourquoi pas, inspecter l’épave silencieuse de Dawn. D’ici là, la sonde continuera sa ronde, loin de tout contact, mais fidèle à la trajectoire que ses ingénieurs lui ont, en quelque sorte, programmée pour l’éternité.