Un télescope qui tombe lentement

Lancé en novembre 2004, le télescope Swift n'était pas destiné à vivre aussi longtemps. Depuis plus de vingt ans, il observe les sursauts gamma, ces phénomènes parmi les plus énergétiques de l'Univers, permettant aux astronomes d'étudier l'explosion d'étoiles massives, les collisions d'étoiles à neutrons ou encore les premiers instants de certaines galaxies. Mais comme tous les satellites évoluant en orbite basse, Swift subit un ennemi invisible : la très faible densité de l'atmosphère terrestre. À près de 550 kilomètres d'altitude, quelques molécules suffisent encore à freiner imperceptiblement sa course. Cette traînée atmosphérique, accentuée par l'activité solaire qui dilate les couches supérieures de l'atmosphère, fait progressivement chuter son orbite. Swift ne possède aucun système lui permettant de se rehausser. Sans intervention, il est condamné.

Un rendez-vous à 28 000 kilomètres par heure

Pour le sauver, la NASA s'appuie sur un petit véhicule développé par Katalyst Space, baptisé LINK. Après son lancement à bord d'une fusée Pegasus XL larguée depuis un avion L-1011 Stargazer, LINK ne foncera pourtant jamais directement vers Swift. C'est l'un des premiers paradoxes de la mécanique orbitale. Les deux engins tourneront déjà autour de la Terre à près de 28 000 km/h. Ce qui compte n'est donc pas leur vitesse absolue, mais leur vitesse relative. Grâce à une succession de corrections extrêmement précises, LINK modifiera progressivement son orbite afin que, plusieurs révolutions plus tard, les deux trajectoires se rejoignent avec seulement quelques centimètres par seconde de différence. Ce patient ballet est régi par les lois de Newton, les équations de Kepler et la notion fondamentale de delta-v, cette réserve de vitesse qui constitue la véritable monnaie de l'astronautique.

Voir sans GPS

Contrairement à une voiture ou à un avion, un satellite ne peut pas compter sur un GPS classique pour effectuer une approche aussi fine. LINK devra déterminer en permanence sa position et celle de Swift grâce à un ensemble de capteurs : caméras, centrales inertielles, gyroscopes, viseurs d'étoiles et probablement des systèmes de télémétrie optique. Toutes ces informations alimentent ce que les ingénieurs appellent le GNC (Guidance, Navigation and Control), autrement dit le cerveau de la mission. Des milliers de calculs sont réalisés chaque seconde afin d'estimer la trajectoire, corriger les écarts, anticiper les perturbations gravitationnelles ou atmosphériques et commander les propulseurs avec une précision de quelques millimètres.

Attraper sans casser

L'image d'un bras robotique saisissant un satellite semble presque banale depuis les missions de la Station spatiale internationale. Pourtant, Swift n'a jamais été conçu pour être capturé. LINK devra d'abord inspecter minutieusement l'observatoire afin d'identifier une zone de préhension compatible avec ses trois bras robotiques. La véritable difficulté ne réside pas dans le contact lui-même mais dans tout ce qui suit. Au moindre effort mal réparti, les deux engins pourraient se mettre à tourner lentement comme un immense haltère dans le vide. Les ingénieurs doivent donc maîtriser le centre de gravité, les moments d'inertie et les couples de rotation avant d'allumer les propulseurs ioniques qui remonteront progressivement l'ensemble vers une orbite plus élevée, opération qui s'étalera... sur plusieurs mois.

Des ordinateurs... mais surtout des mathématiques

Les astronautes d'Apollo rejoignaient déjà la Lune avec des ordinateurs infiniment moins puissants que nos smartphones. Les lois physiques, elles, n'ont pas changé. Ce qui a profondément évolué, ce sont les capteurs, les logiciels, la miniaturisation de l'électronique et surtout la capacité à simuler des millions de scénarios avant même le décollage. Les ingénieurs disposent aujourd'hui de puissants calculateurs capables de reproduire numériquement chaque étape de la mission, d'évaluer les marges d'erreur et de tester des situations impossibles à recréer sur Terre. L'intelligence artificielle peut assister certaines phases d'analyse d'images ou d'optimisation, mais elle ne remplace ni les équations de la mécanique céleste ni les décennies d'expérience accumulées par les spécialistes du vol spatial.

Plus qu'un sauvetage

Si le lancement a bien lieu ce matin, le véritable spectacle ne se déroulera pas au moment où la fusée quittera son avion porteur. Il commencera dans les semaines suivantes, lorsque deux objets lancés à vingt-deux ans d'intervalle tenteront de se retrouver dans l'immensité du vide avec une précision de quelques centimètres. Sauver Swift, ce n'est pas seulement prolonger la vie d'un télescope exceptionnel. C'est démontrer qu'une nouvelle génération de satellites sera bientôt capable d'entretenir, réparer et peut-être un jour assembler des observatoires directement dans l'espace. Une révolution silencieuse qui pourrait transformer durablement notre manière d'explorer l'Univers.