Le 23 septembre 1999, Mars Climate Orbiter a abordé la planète rouge à environ 57 km d’altitude. La NASA visait entre 140 et 150 km, et la sonde ne pouvait pas survivre sous 80 km environ.

La cause tient à une conversion d’unités qui n’a jamais été faite.

Le logiciel au sol de Lockheed Martin, le constructeur, exprimait l’impulsion des petits allumages de propulseurs en livres-force·secondes. La navigation du Jet Propulsion Laboratory (JPL), elle, lisait ces mêmes valeurs comme des newtons·secondes. Or une livre-force vaut environ 4,45 newtons, et l’écart s’est accumulé pendant les neuf mois du voyage.

Des chiffres exacts, lus dans la mauvaise unité

Ces petits allumages sont une routine d’entretien. Le panneau solaire de la sonde, asymétrique, subit la pression de la lumière du Soleil, ce qui fait tourner ses roues de réaction jusqu’à saturation. Il faut alors tirer brièvement les propulseurs pour les « désaturer ». Selon une analyse récente du rapport, ces désaturations étaient 10 à 14 fois plus fréquentes que ce que les navigateurs avaient prévu, et chacune était consignée dans un fichier produit par l’application SM_FORCES.

Le cahier des charges exigeait des newtons·secondes. Le code livrait des livres-force·secondes, si bien que chaque poussée modélisée par les navigateurs pesait moins d’un quart de sa valeur réelle.

Aucun des deux calculs n’était faux en soi. Lockheed produisait des valeurs exactes dans son unité, et le JPL appliquait des formules exactes pour la sienne. Même la version embarquée du calcul, en métrique, était correcte : seule la copie restée sur Terre déraillait, ce qui laissait la sonde mieux renseignée sur sa route que ceux qui la pilotaient.

Neuf mois de dérive que personne n’a lue

Lancée le 11 décembre 1998 depuis Cap Canaveral par une fusée Delta II, la sonde devait étudier le climat martien. Pendant la croisière, chaque allumage mal interprété décalait un peu plus la trajectoire réelle de celle que calculaient les ordinateurs. Des anomalies ont été repérées dans les fichiers du logiciel au sol, puis discutées de manière informelle, sans jamais être tranchées.

Personne ne les a reliées à la trajectoire.

Le 15 septembre, huit jours avant l’arrivée, une ultime correction devait placer la sonde à 226 km de la surface pour l’insertion en orbite. Les documents citent aussi une cible de 140 à 150 km selon le moment de la mission, mais dans tous les cas bien au-dessus du minimum de 80 km. Le comité d’enquête a établi plus tard qu’une manœuvre de secours supplémentaire aurait peut-être sauvé la sonde. L’équipe n’avait pas compris qu’elle était vitale, et ne l’avait ni analysée ni testée.

Le 23 septembre 1999, un signal perdu 49 secondes trop tôt

Le moteur principal s’allume à 9 h 00 min 46 s UTC pour freiner la sonde. Les équipes s’attendaient à perdre le contact quand elle passerait derrière Mars, mais le signal disparaît à 9 h 04 min 52 s, soit 49 secondes plus tôt que prévu. Il n’a jamais été retrouvé, même une fois écoulées les 21 minutes d’occultation annoncées.

Les calculs refaits avec les bonnes valeurs situent le point le plus bas de la trajectoire à environ 57 km, soit 23 km sous le seuil de survie. La sonde s’est désintégrée dans l’atmosphère martienne.

Sur un trajet de plus de 600 millions de kilomètres, l’écart d’environ 90 km avec la cible basse représente moins d’un millionième du parcours. Mars Climate Orbiter n’a donc pas raté sa cible par malchance, mais à cause d’une erreur minuscule, répétée à chaque allumage, qui a eu neuf mois pour grandir. À titre de comparaison, 57 km, c’est environ six fois et demie la hauteur de l’Everest.

Coût de la mission : environ 327,6 millions de dollars.

Les montants cités varient selon le périmètre, de 125 millions pour la seule sonde à 327,6 millions avec le lancement et les opérations. La perte a aussi compliqué la suite du programme martien de la NASA, puisque la sonde devait servir de relais de communication à l’atterrisseur Mars Polar Lander.

Ce que le comité a reproché

Publié le 10 novembre 1999, le rapport du Mars Climate Orbiter Mishap Investigation Board désigne la cause directe : le non-respect du système métrique dans le codage de SM_FORCES. Il ne s’arrête pas là. Il pointe des tests insuffisants, une communication défaillante entre les équipes du JPL et de Lockheed, et une formation incomplète des opérateurs. Autant de filets qui auraient dû rattraper l’erreur.

Chez Lockheed Martin, les ingénieurs de propulsion avaient pris l’habitude d’exprimer la force en livres, alors que la pratique des missions spatiales voulait une conversion en métrique, que les équipes du JPL supposaient faite. Le comité a prolongé son travail par un second rapport, consacré à la gestion de projet à la NASA, daté du 13 mars 2000.

Sources : spacedaily.com | simscale.com