Survivre à la saison des éclipses et ressusciter un logiciel vieux de 25 ans avec Windows pour Workgroups 3.11 : un an avec Mars Express

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  • Extensions d’espace Aujourd’hui marque le 18e anniversaire du lancement par l’Agence spatiale européenne du vaisseau spatial Mars Express d’une durée de vie extraordinairement longue depuis le cosmodrome de Baïkonour en 2003.

    Les lecteurs se souviendront peut-être que le groupe exploitant Mars Express nous a parlé pour la dernière fois en 2020, juste au moment où l’ESA fermait les écoutilles en réponse à la pandémie de COVID-19, nous les avons donc rattrapés à nouveau pour discuter du dernier jalon.

    Mars Express a quitté la Terre pour Mars le 2 juin 2003, à bord d’un lanceur russe Soyouz/Fregat. Photo : ESA /JL Atteleyn

    James Godfrey, directeur des opérations du vaisseau spatial Mars Express, nous a dit qu’il considérait le fait que les choses aient pu continuer à tourner au cours de l’année écoulée comme l’un de ses moments forts de la période. Une partie de l’équipe est sur place; certains travaillent à distance. L’impact global a été “remarquablement faible”.

    Après avoir passé haut la main la barre des 17 ans en orbite martienne, le matériel continue de dépasser les attentes. Mars Express vient de sortir de la dernière saison des éclipses (septembre 2020 à mars 2021), qui a connu “les plus longues éclipses vécues par le vaisseau spatial depuis 2006”, a observé Godfrey.

    L’équipe était préoccupée par les batteries. Les panneaux solaires continuent de fonctionner comme des champions (“ils ne sont dégradés qu’à environ 5 %”, a révélé Godfrey, “il s’avère que l’orbite martienne est un environnement très inoffensif pour les panneaux”), mais les batteries étaient un souci.

    Cependant, des études menées par le constructeur d’engins spatiaux, Airbus, et le chef désormais à la retraite de la section batteries de l’ESTEC, ont suggéré que les choses n’étaient pas aussi mauvaises qu’on le pensait. Couplé aux performances observées pendant la saison des éclipses, les anciens modèles de performance des pires cas pourraient être remplacés par quelque chose d’un peu plus optimiste.

    Vieux chien, nouveaux trucs

    La nouvelle science de l’orbiteur vétéran comprend la science radio d’occultation dérivée de l’analyse des distorsions d’un signal radio à l’aide de la radio de l’atterrisseur sur Mars Express transmise à Trace Gas Orbiter de l’ESA (un jeune comparatif d’à peine cinq ans.)

    L’ingénieur des opérations du vaisseau spatial Simon Wood nous a dit que la radio, conçue à l’origine pour héler un atterrisseur, nécessitait une modification logicielle (écrite en assembleur) pour transmettre un signal non modulé “propre”. “Cette nouvelle version du logiciel”, a-t-il déclaré, “a ensuite dû être reliée au vaisseau spatial et testée en vol, ce que nous avons réussi à faire avec succès même avec la plupart des membres de l’équipe au bureau à domicile.”

    “Une fois que nous serons pleinement opérationnels”, a-t-il déclaré, “ce sera le deuxième nouvel instrument scientifique que Mars Express aura acquis au cours des 5 dernières années après avoir réaffecté la caméra de surveillance visuelle à la charge utile scientifique.”

    Il y a aussi ce que Godfrey a décrit modestement comme une « première mondiale » : plusieurs liaisons montantes par ouverture (MUPA) dans lesquelles une seule station peut transmettre à plusieurs engins spatiaux à la fois (dans ce cas, Mars Express en bande S et Trace Gas Orbiter en X -band.) Le concept complète plusieurs engins spatiaux par ouverture (MSPA) pour la liaison descendante à partir de plusieurs engins spatiaux à la fois, allégeant ainsi une partie de la pression du réseau européen de suivi spatial (ESTRACK).

    L’équipe a continué à chercher des moyens d’améliorer le nouveau mode de fonctionnement sans gyroscope de Mars Express. Les cycles d’utilisation des gyroscopes ont continué à être réduits pour prolonger la durée de vie, mais avec les deux suiveurs d’étoiles maintenant allumés de manière routinière, d’autres problèmes potentiels se sont présentés : « Si l’un des suiveurs d’étoiles génère un événement, le vaisseau spatial ne peut pas distinguer entre les deux unités”, a expliqué Godfrey, “Donc, si nous voulions que le vaisseau spatial [to] réagir de manière autonome, par exemple pour éteindre et rallumer l’unité affectée, elle ne saurait pas sur quelle unité agir.”

    Une solution serait de changer l’ID d’événement sur l’une des unités pour permettre au logiciel embarqué de les distinguer. Ensuite, ils pouvaient voir comment le système de contrôle d’attitude et d’orbite (AOCS) réagirait, et ainsi de suite. Un peu délicat, car un test exhaustif au sol n’est pas vraiment possible.

    Wood a récemment partagé un fil Twitter qui a commencé, pour le plus grand plaisir des fans de rétro-informatique, avec la récupération des données de deux disques IDE à partir d’un PC mort depuis longtemps et (alerte spoiler) s’est terminé avec l’émulateur de 25 ans pour le Le logiciel Star Tracker se lance sur une machine basée sur 486 exécutant Windows pour Workgroups 3.11 (après que les systèmes d’exploitation Microsoft plus modernes l’aient rejeté.)

    Encore dix ans ?

    Depuis notre dernière conversation avec l’équipe, l’espoir demeure que la durée de vie des gyroscopes puisse être prolongée jusqu’en 2030. Le carburant est encore une quantité inconnue (littéralement) puisque, dans le pire des cas, il aurait dû s’épuiser en 2016. Mais Mars Express continue de tourner, et Godfrey, utilisant Venus Express comme modèle, a estimé qu’il y avait une chance que ce qui reste (peut-être 5,6 kg) puisse durer jusqu’en 2035. “Mon intuition”, a-t-il dit, “pour ce que c’est vaut la peine, c’est que nous allons manquer de gyroscopes avant de manquer de carburant.”

    Alternativement, le matériel sur Terre pourrait rendre l’âme. Les systèmes de contrôle de mission pour Mars Express fonctionnaient à l’origine sur des machines Solaris 8 (et certains outils fonctionnaient sur Solaris 6.) Une migration vers Solaris 10 a eu lieu en 2013 bien que, avec un coup de chapeau à l’équipe Unix travaillant sur le matériel ancien défaillant, Wood a observé : “Nous avons Solaris 10, exécutant une zone Solaris 8 et cette zone est configurée en mode de compatibilité Solaris 6. (c’est vraiment des tortues tout en bas !)”

    Cette image de 2018 de Mars Express montre le cratère Korolev, une caractéristique de 82 km de diamètre trouvée dans les basses terres du nord de Mars.  Photo : ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

    Cette image de 2018 de Mars Express montre le cratère Korolev, une caractéristique de 82 km de diamètre trouvée dans les basses terres du nord de Mars (cliquez pour agrandir). Photo : ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

    Ce sera le deuxième nouvel instrument scientifique que Mars Express a acquis au cours des 5 dernières années après que nous ayons réorienté la caméra de surveillance visuelle dans la charge utile scientifique

    Les efforts de virtualisation ont joué leur rôle dans la réduction de la dépendance à l’égard des composants difficiles à obtenir. Si l’ESA maintient le robinet de financement ouvert et prolonge la mission au-delà de la fin de 2022, une mise à niveau vers les serveurs Solaris 11 est également prévue (une activité conjointe avec d’autres missions de l’ESA XMM et Integral) qui devrait durer jusqu’à la fin de Mars Express .

    Là encore, on hésite à utiliser le mot “fin” en ce qui concerne Mars Express. Après tout, il s’agit actuellement du deuxième plus ancien orbiteur non terrestre en service et a surmonté plus que sa juste part de défis pouvant mettre fin à sa mission. Le prix de la plus longue durée d’exploitation revient toutefois à l’orbiteur Mars Odyssey de la NASA, qui a récemment célébré le 20e anniversaire de son lancement depuis le complexe de lancement 17 de Cape Canaveral, démoli depuis longtemps.

    L’équipe de Mars Express aimerait-elle rafler la couronne d’Odyssey ? “Pour être honnête, je n’en ai pas vraiment parlé à l’équipe Odyssey”, a déclaré Godfrey, “mais bien sûr, nous aimerions les battre.”

    “De la manière la plus agréable possible.” ®

    L'équipe de Comparaland

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