SAN FRANCISCO – En tant que groupe, les missions scientifiques à faible coût de la NASA se sont considérablement améliorées.
« Il y a eu des leçons tirées au fil des ans qui ont aidé », a déclaré Charles Norton, directeur adjoint de la technologie du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. « Au début, il y a eu beaucoup d'échecs. La communauté s'est débrouillée toute seule pour réussir. »
En fait, les missions de petits satellites de classe D à faible coût et tolérantes au risque, qui ne coûtent pas plus de 150 millions de dollars, « ont réalisé des sciences transformatrices », a déclaré Florence Tan, directrice adjointe de la technologie du Science Mission Directorate de la NASA.
TEMPEST-D et RAINCube, par exemple, des cubesats éjectés de la Station spatiale internationale à quelques minutes d'intervalle en 2018, ont fourni des données pour le premier modèle 3D en temps quasi réel de l'évolution des tempêtes, a déclaré Norton. (TEMPEST-D signifie Temporal Experiment for Storms and Tropical Systems – Demonstration. RAINCube est l'abréviation de Radar in a Cubesat.)
Compte tenu du succès des récentes missions de classe D, le Science Mission Directorate de la NASA a réuni un groupe d'experts pour déterminer si des leçons pouvaient être appliquées aux grandes missions.
« Nous avons fait un pas en arrière et nous nous sommes dit : « Considérons cela comme une expérience », a déclaré Carolyn Mercer, directrice de la technologie du Science Mission Directorate de la NASA. « Je suis contente que nous l'ayons fait, car il y a beaucoup de choses à apprendre. »
L'étude, « Small Missions, Big Lessons », présentée en juillet à la conférence AIAA ASCEND à Las Vegas, a identifié les secrets du succès des récentes missions de classe D qui pourraient être appliqués aux grandes missions scientifiques. Les dirigeants du Science Mission Directorate ont été informés de l'étude en août.
L'étude recommande de créer de petites équipes interdisciplinaires.
« Il y a beaucoup de communications rapides et ouvertes qui résultent de la formation de ces équipes », a déclaré Norton. « En général, tous les membres ont une large connaissance du système de tous les aspects de la mission. Cela permet de prendre des décisions rapidement et tend à améliorer le niveau de responsabilité. »
En raison de ressources limitées, « les petites missions sont plus efficaces pour utiliser les personnes au besoin plutôt que de maintenir une armée permanente », a déclaré Mercer. « Les grandes missions ont beaucoup de sous-systèmes et nous avons besoin de beaucoup de personnel. Au moins dans cette classe, notre pratique a été que si nous avons besoin de ces personnes à un moment donné au cours de la mission, nous allons les garder sur cette mission pendant toute la durée du développement. »
L'étude suggère de limiter les exigences à celles qui ajoutent de la valeur.
« Typiquement, avec des missions beaucoup plus importantes, vous avez une mentalité de liste de contrôle », a déclaré Norton. « Plutôt que d'essayer de supprimer une exigence, vous faites tout ce qui est nécessaire pour la liste de contrôle. Une des recommandations est d'envisager d'établir des exigences plus légères, même pour les missions de classe C, par exemple, en fonction des lignes adaptées des petites missions. »
« Nous avons des pièces COTS qui ont déjà volé », a déclaré Tan. « Dans de tels cas, existe-t-il un moyen de réduire les exigences de documentation pour ces pièces ? »
Le NASA Engineering and Safety Center a recommandé de créer un Parts Evaluation and Assessment Laboratory (PEAL) avec des experts en la matière qui pourraient fournir des conseils sur la sélection et l'acceptation des pièces.
Même si cette organisation existait, les responsables de mission continueraient à inspecter les pièces et à effectuer des tests intégrés au niveau des composants. Mais PEAL pourrait aider en évaluant les « caractéristiques de performance des pièces pour les missions spatiales », a déclaré Norton.
Pour les missions de classe D, les gestionnaires ont tendance à identifier les risques et à travailler à leur atténuation au quotidien. En revanche, les gestionnaires de grandes missions passent souvent beaucoup de temps à examiner les risques de développement.
Lorsque les petites missions identifient un problème mais ne parviennent pas à en déterminer la cause profonde, elles peuvent être en mesure d'atténuer le risque pendant la phase opérationnelle de la mission. « Parfois, cela nous a permis d'aller de l'avant avec l'intégration et le lancement pour maintenir notre calendrier et notre profil de coûts sans avoir à risquer le succès de la mission », a déclaré Norton.
Pour les missions de classe D, les comités d'examen « sont généralement petits et il n'y a pas de mentalité de « piège ». Les examinateurs sont là pour aider la mission à réussir tout en restant indépendants. Ils partagent leur expérience et leurs conseils. »
Les examinateurs pour les grandes missions « se concentrent parfois davantage sur la conformité », a déclaré Mercer. Les comités d'examen basés sur le soutien pourraient fournir « une expertise plus informelle et renforcer la confiance au sein du projet. »
Les missions de classe D « identifient des documents adaptés qui sont réellement nécessaires », a déclaré Mercer. « Les missions de plus grande envergure créent une documentation qui n'est souvent pas référencée. Qui la lit ? »
Des exigences de documentation excessives peuvent avoir des conséquences imprévues, comme inciter les développeurs à « interrompre leur travail pendant quatre mois avant un examen du cycle de vie afin de pouvoir figer toutes les conceptions et de s'assurer que toute la documentation est cohérente », a déclaré Mercer.
Les missions scientifiques de petits satellites SMD « acquièrent systématiquement des données scientifiques de haute qualité à un coût très réduit », conclut le rapport. En adoptant certaines pratiques des missions de petits satellites, les missions scientifiques de plus grande envergure pourraient être en mesure « de réduire les coûts tout en maintenant la qualité. »