Programme Voyager

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La sonde Voyager 2.

Le programme Voyager est un programme d'exploration robotique de l'agence spatiale américaine de la NASA dont l'objectif est d'étudier les planètes extérieures du Système solaire. Il comprend deux sondes spatiales identiques Voyager 1 et Voyager 2 lancées en 1977 qui ont survolé les planètes Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune ainsi que 48 de leurs lunes. Les données collectées par les 9 instruments portés par chaque sonde en font sans doute la mission d'exploration du Système solaire la plus fructueuse sur le plan scientifique de toute l'histoire spatiale. Les sondes Voyager sont les premières à effectuer un survol d'Uranus et Neptune et les secondes à étudier Jupiter et Saturne. Voyager 1 et 2 ont permis d'obtenir des informations détaillées sur l'atmosphère de Jupiter, Saturne et Uranus et ont amélioré notre compréhension de la composition de l'atmosphère de Jupiter. Les sondes Voyager ont révélé de nombreux détails sur les anneaux de Saturne, permis de découvrir les anneaux de Jupiter et ont fourni les premières images détaillées des anneaux d'Uranus et de Neptune. Les sondes ont découvert en tout 33 nouvelles lunes. Elles ont révélé l'activité volcanique de Io et la structure étrange d'Europe.

La NASA met sur pied en 1972 le programme Voyager pour exploiter une conjonction des planètes extérieures exceptionnelle qui doit permettre aux sondes de survoler plusieurs des planètes pratiquement sans dépense en carburant, en utilisant l'assistance gravitationnelle. Malgré les contraintes budgétaires liées à un climat économique et politique peu favorable à l'espace, la NASA après avoir renoncé à un projet plus ambitieux, parvient à construire deux engins parfaitement adaptés à ce programme complexe comme vont le prouver la longévité et la qualité du matériel scientifique récolté par les deux sondes. Voyager 1 et 2 sont dans leur catégorie des engins lourds, 800 kg à comparer aux 235 kg des sondes Pioneer chargées de jouer le rôle d'éclaireur, car elles emportent plus de 100 kg d'instrumentation scientifique.

Les sondes Voyager sont, en 2014, toujours en état de fonctionnement ; plusieurs de leurs instruments continuent à transmettre des informations sur le milieu environnant. Voyager 1 a quitté l'héliosphère en décembre 2004 pour se diriger vers l'héliopause qui marque la limite de l'influence du vent solaire. En septembre 2013, la sonde devient officiellement le premier objet de fabrication humaine à sortir de notre Système solaire, mais elle en était déjà sortie depuis le mois d'août 2012.

Se déplaçant à plus de 17 km/s par rapport au Soleil, Voyageur 1, porteur d'un message symbolique de l'Humanité, devrait être la première sonde spatiale à passer à proximité d'une autre étoile dans 40 000 ans. Bien avant, vers 2020, la sonde aura cessé de fonctionner du fait de la défaillance des thermocouples des générateurs thermoélectriques à radioisotope qui lui fournissent son énergie.

Historique[modifier | modifier le code]

Au début de l'ère spatiale l'exploration du Système solaire se limite à l'envoi de sondes spatiales vers les planètes intérieures : Mars, Vénus et Mercure. En effet les planètes extérieures du Système solaire, de Jupiter à Pluton, sont des objectifs difficiles à atteindre pour un engin spatial : pour les atteindre celui-ci doit être lancé avec une vitesse qui nécessite un lanceur très puissant qui n'est pas disponible au début des années 1960, la durée du transit s'accompagne d'une dégradation progressive de certains organes et augmente la probabilité de panne, la diminution du rayonnement solaire réduit l'énergie disponible et la distance limite le débit des transmissions et nécessite un fonctionnement en quasi autonomie.

L'origine du programme Voyager remonte au milieu des années 1960. À l'époque, Michael Minovich du Jet Propulsion Laboratory (JPL), établissement de la NASA spécialisé dans l'exploration robotisée du Système solaire, attire l'attention sur le fait que la gravité très élevée de Jupiter peut être utilisée pour accélérer une sonde spatiale (mécanisme d'assistance gravitationnelle) vers les planètes les plus lointaines du Système solaire. Trois ans plus tard, Gary Flando également du JPL, constatant une conjonction unique de planètes qui doit se produire entre 1976 et 1978, met au point des trajectoires utilisant cette technique qui doivent permettre à une sonde spatiale de visiter plusieurs planètes extérieures. Une sonde lancée durant cette période pourra au choix survoler successivement soit Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, soit Jupiter, Uranus et Neptune, soit enfin Jupiter, Saturne et Pluton. La Nasa décide de concevoir une sonde spatiale pouvant profiter de cette conjonction.

À la fin des années 1960, dans l'euphorie des succès du programme Apollo, la NASA imagine de lancer plusieurs sondes de grande taille en utilisant la fusée lunaire Saturn V. Dans cette optique l'agence spatiale définit les caractéristiques d'une nouvelle famille de sondes dédiées à l'exploration des planètes extérieures qui est baptisée « Thermoelectric Outer Planets Spacecraft » (TOPS) ; ces sondes doivent avoir recours à des générateurs thermoélectriques à radioisotope qui fournissent l'énergie en se substituant aux panneaux solaires utilisés habituellement. Le projet « Grand Tour Suite » renommé par la suite « Outer Planets Grand Tour Project » (OPGTP) est mis sur pied en 1969. Il prévoit le lancement de 4 à 5 sondes reposant sur le concept TOPS dont deux, lancées en 1976 et 1977, doivent survoler Jupiter, Saturne et Pluton tandis que deux autres, lancées en 1979, doivent survoler Jupiter, Uranus et Neptune. Le programme est évalué à l'époque à 700 millions $.

Le début des années 1970 est une période de récession économique pour les États-Unis qui se traduit notamment par une forte réduction des budgets accordés à la NASA. Par ailleurs la compétition avec l'Union soviétique n'est plus aussi vive et ne permet pas de motiver les décideurs politiques comme l'opinion publique à investir dans le spatial. Le programme Grand Tour est annulé. À la place, il est décidé la fabrication de deux sondes dérivées de la famille Mariner utilisées pour l'exploration des planètes intérieures. Une enveloppe budgétaire de 250 millions $ doit couvrir à la fois les coûts de fabrication et les coûts opérationnels : les sondes baptisées à l'époque Mariner 11 et 12, sont conçues pour une durée de vie de 4 ans, contre 10 ans pour les sondes TOPS projetées. Les ingénieurs impliqués dans la réalisation des sondes, contrevenant à ces spécifications, définissent un engin aux caractéristiques très proches des sondes TOPS. Le projet est lancé officiellement le 1er juillet 1972 et la fabrication des sondes spatiales démarre en mars 1975 avec l'achèvement de la phase de conception. Les sondes Pioneer 10 (lancée en 1972), et 11 (lancée en 1973), chargées de reconnaître le parcours, apportent des informations vitales sur la forme et l'intensité du rayonnement autour de la planète Jupiter qui sont prises en compte dans la conception des Voyager.

Caractéristiques des sondes Voyager[modifier | modifier le code]

Schéma des sondes Voyager

Les sondes Voyager 1 et 2 sont pratiquement identiques : Voyager 1 dispose d'une électronique mieux blindée car la sonde s'approche plus près de Jupiter tandis que Voyager 2 a des générateurs thermoélectriques à radioisotope plus puissants car elle doit visiter la planète la plus éloignée de la Terre[1].

Caractéristiques générales[modifier | modifier le code]

La sonde Voyager a une masse de 825,5 kg dont 104,8 kg d'instrumentation scientifique à comparer aux 235 kg de Pioneer 10. Les ordinateurs et le système de télécommunication se trouvent logés au centre de celle-ci dans un cylindre aplati de 178 cm de diamètre et de 47 cm de hauteur au cœur duquel se trouve le réservoir de carburant utilisé par les moteurs. Tous les autres composants de la sonde se rattachent à ce cylindre. Les instruments scientifiques qui doivent être orientés vers les planètes et lunes (ISS, IRIS et PPS) sont installés sur une plateforme située au bout d'une perche s'étendant jusqu'à environ 2,5 m du centre de la sonde : la plateforme est orientable selon deux degrés de liberté avec une précision de 0,1°. Les magnétomètres sont installés sur une perche de 13 m de long. Une troisième perche porte à son extrémité les générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) produisant l'énergie nécessaire à la mission. Les instruments radio PRA et PWS fonctionnent quant à eux grâce à deux antennes de 10 m, perpendiculaires l'une par rapport à l'autre. Tous les instruments scientifiques sont installés de manière à être au moins à 6,4 mètres du RTG pour limiter l'incidence du rayonnement émis par la décomposition radioactive du plutonium 238[1].

Pour garantir le fonctionnement de la sonde durant les 5 ans de la mission, une durée exceptionnelle pour l'époque[N 1], chaque système vital est doublé : ordinateurs, senseur solaire et d'étoile, équipement radio, système de propulsion, etc. C'est ainsi que sur la sonde Voyager 1 c'est l'ordinateur principal de secours qui remplace le système d'origine tombé en panne[1].

Propulsion[modifier | modifier le code]

Le système de propulsion est constitué par 16 propulseurs utilisant de l'hydrazine qui en se décomposant sur un catalyseur fournit une poussée de 0,89 Newton par moteur. Pour la première fois sur une sonde spatiale, les mêmes moteurs sont utilisés pour contrôler l'orientation et corriger la trajectoire permettant de réduire la masse du système. Seuls huit moteurs sont nécessaires : 2 pour faire pivoter la sonde sur chaque axe et 2 pour accélérer ou freiner l'engin. Les huit autres moteurs sont là en secours. Les moteurs-fusée et le réservoir, qui contient au départ 90 kg d'hydrazine, sont situés dans le corps central de la sonde. Ce carburant qui permet de fournir un delta-v de 143 m/s s'est révélé largement suffisant, grâce à la précision de la trajectoire suivie (20 km d'erreur contre 200 km prévus au maximum) puisqu'il subsistait encore plus du tiers du carburant en l'an 2000 bien après l'achèvement des manœuvres de survol[1].

Contrôle de l'orientation[modifier | modifier le code]

La sonde est stabilisée sur ses 3 axes : le contrôle de l'orientation de la sonde et celle de la plateforme portant les instruments est assurée par le système de contrôle de l'attitude et de la plateforme (Attitude and Articulation Control Subsystem AACS). L'orientation de la sonde est contrôlée à l'aide de deux senseurs  : un senseur d'étoile qui pointe vers Canopus (Voyager 1 utilise également l'étoile Rigel sur certaines portions de son trajet) et un senseur solaire installé sur l'antenne parabolique. Lorsque l'étoile visée s'écarte du champ de vision du senseur de plus de 0,05°, les moteurs-fusée effectuent automatiquement une correction. Pour de courtes périodes (quelques jours) le contrôle de l'orientation est confié à un ensemble de gyroscopes par exemple lorsque le Soleil est masqué ou durant les corrections de trajectoire[1],[2].

Informatique embarquée[modifier | modifier le code]

L'ordinateur de vol (FDS)

La sonde embarque trois types d'ordinateurs (commande depuis la Terre, instructions/collecte des données et position/mouvement) en deux exemplaires chacun. La capacité mémoire des ordinateurs de chaque sonde s'élève à 512 kilobits, bien peu comparé aux ordinateurs modernes.

Les données scientifiques qui ne peuvent pas être transmises directement vers la Terre sont stockées sur un enregistreur à bande magnétique à 8 pistes DTR (Digital Tape Recorder). Celui-ci peut enregistrer des informations à une vitesse de 115,2 kilobits par seconde, ce qui correspond au débit en sortie de la caméra, ou les restituer en lecture à 21,6 kb. Lorsqu'il est utilisé simultanément en lecture et en écriture, le débit est de 7,2 kb. Chaque piste permet d'enregistrer l'équivalent de 12 photos; la capacité de stockage totale est équivalente à 586 mégabits[1],[2].

Énergie[modifier | modifier le code]

Deux des trois RTG fournissant l'énergie

Pour disposer de suffisamment d'énergie aux confins du Système solaire, les panneaux solaires photovoltaïques, peu efficaces à grande distance du Soleil, sont remplacés par trois générateurs thermoélectriques à radioisotope. L'énergie électrique est produite par la chaleur émise par la décroissance radioactive du plutonium 238 embarqué. Les 7 000 watts de chaleur fournissent 470 watts d'énergie électrique au début de la mission en 1977, distribuée sous la forme d'une tension électrique continue de 30 volts. La décroissance de la radioactivité du plutonium entraine une diminution de l'énergie électrique produite de 7 watts par an. Le contrôle au sol maintient la consommation de manière à disposer d'une marge de 12 watts pour éviter des dysfonctionnements. Chacun des 3 générateurs a la forme d'un cylindre de 50,8 cm de hauteur pour 40,6 cm de diamètre[2].

Télécommunications[modifier | modifier le code]

Les communications avec la Terre sont assurées par un émetteur-récepteur radio fonctionnant à la fois en bande S (13 cm) et en bande X (3,6 cm) relié à une antenne parabolique grand gain de 3,66 m de diamètre qui émet avec un angle d'ouverture de 2,3° en bande S et de 0,6° en bande X. Une antenne à faible gain est montée sur la structure portant la parabole et émet dans l'hémisphère centrée sur l'axe de la grande parabole. Le système de télécommunications est doublé pour faire face à une défaillance, Il permet de transmettre les données scientifiques recueillies avec un débit compris entre 4,8 et 115,2 kilobits par seconde en bande X et les mesures télémétriques avec un débit de 40 bits par seconde en bande S. Les instructions du contrôle de mission sur la Terre sont reçues avec un débit de 16 bits par seconde[2].

Instruments scientifiques[modifier | modifier le code]

Schéma de la plateforme orientable supportant les instruments scientifiques pointés vers les planètes

Avec une caméra couleur grand angle de résolution 0.64 MP (800*800) et une deuxième avec un objectif standard, les instruments de mesures scientifiques se composent de :

  • un capteur de rayons cosmiques (CRS), un détecteur de plasmas (PLS), ainsi qu'un capteur de particules faible énergie (LECP). Ces trois instruments sont des détecteurs de particules, destinés à l'étude des rayons cosmiques, du vent solaire et des magnétosphères de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune
  • un magnétomètre (MAG). Cet instrument est destiné à mesurer les variations du champ magnétique solaire en fonction du temps et de la distance, ainsi qu'à étudier les champs magnétiques des planètes rencontrées et leurs interactions avec les satellites ou anneaux.
  • un récepteur radio astronomique de planète (PRA) et un récepteur d'ondes émises par les plasmas (PWS). Le PRA et le PWS sont des récepteurs d'ondes radio, le premier pour des fréquences de 20,4 kHz à 1300 kHz et de 2,3 MHz à 40,5 MHz et le second pour des fréquences de 10 Hz à 56 kHz. Ils sont destinés à l'écoute des signaux radio émis par le Soleil, les planètes, les magnétosphères… Ils sont reliés à deux antennes placées perpendiculairement, afin de capter les rayonnements dans deux polarisations décalées de 90°.
  • un photopolarimètre. Cet instrument mesure l'intensité et la polarisation de la lumière de huit longueurs d'onde entre 235 nm et 750 nm. Il permet de déterminer la composition des atmosphères de Jupiter et Saturne ainsi que de leurs anneaux, la texture et la composition probable des surfaces de leurs satellites… Durant les survols planétaires, il est utilisé pour la recherche des éclairs et des aurores. Celui de Voyager 1 est défectueux.
  • un interféromètre, spectromètre, radiomètre infrarouge (IRIS). IRIS permet aux scientifiques de déterminer la température d'un corps, de repérer la présence de certaines substances dans une atmosphère ou sur une surface et de mesurer quelle proportion de la lumière solaire reçue par un corps est réfléchie par ce dernier.
  • un spectromètre ultraviolet (UVS). Cet instrument sensible aux rayons ultraviolets permet de détecter la présence de certains atomes ou ions, ces derniers absorbant certaines fréquences de lumière.
Instrument Masse
kg
Consommation
W
Débit
bit/s
Cosmic Ray System (CRS) 7,50 5,4
Imaging Science System (ISS) 38,20 21,5 115.200
Infrared Interferometer Spectrometer (IRIS) 19,57 12,0 1.120
Low-Energy Charged Particles (LECP) 7,50 3,8
Photopolarimeter System (PPS) 2,55 0,7 0,6 – 1.023
Planetary Radio Astronomy (PRA) 7,70 5,5 266
Plasma Spectrometer (PLS) 9,90 8,1 32
Plasma Wave System (PWS) 1,40 1,3 32 – 115.200
Radio Science (RSS) 44,00
Triaxial Fluxgate Magnetometer (MAG) 5,60 2,2 120
Ultraviolet Spectrometer (UVS) 4,50 3,5

Lancement et transit jusqu'à Jupiter[modifier | modifier le code]

Trajectoires de Voyager 1 et Voyager 2
Articles détaillés : Voyager 1 et Voyager 2.

Voyager 2 fut lancée la première le 20 août 1977 et sa jumelle Voyager 1 le 5 septembre. Construites pour durer seulement cinq ans, les sondes sont en 2010 plus de trois fois et demi plus éloignées de la Terre que Pluton. Toujours en état de fonctionnement, elles foncent vers l'héliopause, limite de l'influence magnétique du Soleil, où débute « officiellement » l'espace interstellaire.

Ces deux engins de 800 kilogrammes dotés d'une douzaine d'instruments et de caméras quittaient la Terre pour un grand tour du Système solaire. La mission avait été conçue pour profiter d'un alignement planétaire exceptionnel - survenant une fois tous les 175 ans[3] - qui permettait, avec une dépense minimale de temps et de carburant, de rendre visite aux quatre planètes gazeuses du Système solaire : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. À l'origine, la NASA ne disposait pas d'un financement suffisant pour prolonger la recherche au-delà de Saturne, mais s'appuyant sur le principe que l'on ne sait jamais ce qui peut arriver, les ingénieurs américains avaient programmé pour Voyager 2 une trajectoire incluant le survol d'Uranus et de Neptune. Chaque survol rapproché d'une de ces planètes géantes, donnait un coup d'accélérateur suffisant aux sondes pour les propulser au voisinage de la planète suivante. C'est ce qu'on appelle la technique de « fronde gravitationnelle » ou d'« assistance gravitationnelle ».

La première phase de la mission permit à Voyager 1 de rendre visite à Jupiter le 5 mars 1979 à 350 000 km de la planète et à Saturne le 12 novembre 1980 à une distance de 124 000 km, puis sortant du plan de l'écliptique en prenant de l'avance sur Voyager 2 elle poursuivit sa route pour aller à la rencontre de l'héliopause. Le 17 février 1998, Voyager 1 dépassa la sonde Pioneer 10 pour devenir l'objet le plus distant de la Terre jamais envoyé dans l'espace. Elle est actuellement à plus de 15 heures-lumière de la Terre (le 30 juillet 2010, il fallait 31 h 31 m-lumière aux signaux pour faire l'aller-retour entre Voyager 1 et la Terre[4])

Edward Stone devant une maquette à l'échelle 1 de Voyager en 1972

Quant à Voyager 2, elle approcha pour sa part Jupiter le 9 juillet 1979 à 71 400 km de la planète et Saturne le 25 août 1981 à une distance de 101 000 km, puis les ingénieurs de la NASA comprirent que Voyager 2 serait probablement capable de voler jusqu'à Uranus avec tous ses instruments en ordre de marche. Ce fut chose faite le 24 janvier 1986 avec un survol de la planète à 107 000 km, Voyager 2 réussissant à transmettre à la NASA des photos et données uniques de cette planète, de ses lunes et champs magnétiques. Après son passage à 48 000 km de Neptune le 25 août 1989, Voyager 2, au bout de ces 12 ans de voyage, prit à son tour une direction la faisant sortir du Système solaire.

Principales découvertes[modifier | modifier le code]

Le programme Voyager est sans doute la mission d'exploration du Système solaire la plus fructueuse sur le plan scientifique de toute l'histoire spatiale. Les sondes Voyager ont été les premières à effectuer un survol de Uranus et Neptune et les secondes à étudier Jupiter et Saturne. Voyager 1 et 2 ont permis d'obtenir pour la première fois un profil détaillé de l'atmosphère de Jupiter, Saturne et Uranus et ont amélioré notre compréhension de la composition de l'atmosphère de Jupiter. Les sondes Voyager ont révélé de nombreux détails sur les anneaux de Saturne, permis de découvrir les anneaux de Jupiter et ont fourni les premières images détaillées des anneaux d'Uranus et de Neptune. Les sondes ont découvert en tout 33 nouvelles lunes orbitant autour des planètes extérieures. Des mesures plus fines des magnétosphères de Jupiter et Saturne ont été effectuées et les magnétosphères d'Uranus et Neptune ont été découvertes[5].

La plus grande surprise du programme a été la découverte de volcans en activité à la surface de Io, bien que ce phénomène ait été prédit peu avant son observation : pour la première fois un tel phénomène était observé ailleurs que sur Terre. Des photos de panaches de 9 volcans montant jusqu'à 300 kilomètres au-dessus de la surface ont été prises par les deux sondes. L'énergie nécessaire à l'activité de ces volcans émane d'un échauffement interne du satellite, provoqué par les effets de marée qu'engendre l'orbite elliptique du satellite autour de Jupiter qui se perpétue du fait d'un phénomène de résonance avec les autres lunes.

Les sondes ont également découvert sur Europe, un autre satellite de Jupiter, une surface peu marquée par les cratères d'impact qui trahit un remodelage récent. Un réseau de multiples coutures balafrant comme autant de lignes de fracture la surface est selon l'hypothèse élaborée à l'aide des données recueillies plus tard par la sonde Galileo correspond à une croûte de glace d'une vingtaine de kilomètres d'épaisseur recouvrant un océan souterrain. Enfin les sondes ont découvert la présence d'une atmosphère très épaisse et très dense autour de Titan, le principal satellite de Saturne et les geysers de Triton, la plus grosse lune de Neptune.

Statut du programme en 2010[modifier | modifier le code]

Fin 2004 Voyager 1 a quitté l'héliosphère et se dirige désormais vers l'héliopause

Aujourd'hui, Voyager 1 est plus éloigné de la Terre que tout autre engin jamais lancé par l'Homme dans l'espace, et continue de s'éloigner à la vitesse de 17 km/s. Les deux sondes continuent à envoyer des données qui sont reçues par le Réseau d'antennes de la NASA (DSN), dans le cadre d'un projet qui a été rebaptisé Mission interstellaire Voyager.

En quittant l'héliosphère pour atteindre l'héliopause, limite de l'influence magnétique du soleil, les sondes pourront mesurer les particules et ondes interstellaires non affectées par les vents solaires, une première dans l'histoire de l'exploration spatiale. Les sondes Voyager ont encore assez d'énergie pour fonctionner jusqu'en 2020, selon les estimations des ingénieurs de la NASA. À cette date, elles seront respectivement à 20 et 16,8 milliards de kilomètres du soleil. Voyager 1 devrait passer dans la périphérie de l'étoile « AC+79 3888 » dans la constellation de la Girafe dans 40 000 ans et Voyager 2 rendre visite à Sirius, la plus brillante des étoiles de notre ciel dans 296 000 ans.

Le coût total de la mission Voyager incluant le lancement et le suivi des sondes s'établit aujourd'hui à 895 millions de dollars, dont une rallonge budgétaire de 30 millions accordée par la NASA en 1990 pour la poursuite de la mission.

« Aujourd'hui, malgré leur grand âge, les deux sondes sont en mode d'alerte » explique Rosine Lallement, directeur de recherches au Service d'aéronomie du CNRS. « On surveille ce qu'il en sort, car on guette un changement dans les données concernant le plasma, le gaz ionisé ». Voyager 1, la plus rapide et la plus éloignée des deux sondes, se situe actuellement à plus de 15 milliards de kilomètres et approche de la zone où le vent solaire « bute » sur le nuage de gaz interstellaire que traverse le Soleil. Les chercheurs veulent donc déterminer l'emplacement de cette zone de choc.

Une fois franchie cette frontière, les Voyager feront partie, avec les sondes Pioneer, des tout premiers objets fabriqués par l'homme à naviguer hors de la bulle de protection du Soleil. Même si les signaux des Voyager mettent plusieurs heures à nous parvenir, les chercheurs espèrent bien obtenir des informations sur la densité du nuage interstellaire, sur les radiations qui le traversent et dont l'héliosphère nous protège. On ignore notamment la densité de toute une classe de particules relativement énergétiques, qui peuvent faire des dégâts sur les êtres humains - dans le cadre futuriste d'un voyage interstellaire - et sur le matériel électronique des sondes. Pour l'heure, les Voyager sont en relative bonne santé. Les astronomes comptent recevoir leurs mesures jusqu'en 2020. Aux alentours de 2025, 2030, le générateur thermoélectrique à radioisotope fonctionnant au plutonium 238, après la fourniture de près d'un demi-siècle d'énergie électrique, sera épuisé.

Les deux sondes Voyager, ainsi que Pioneer 10, sont les premiers engins conçus par l'homme à se diriger vers l'extrême frontière du Système solaire qui est englobé dans l'héliosphère. Cette dernière est une sorte d'immense bulle balayée par les particules très énergétiques émises par le Soleil. Au-delà, les petits engins rencontreront l'héliopause, la zone qui constitue la limite entre l'héliosphère et le milieu interstellaire. En théorie, les astronomes placent l'héliopause à une distance de 100 unités astronomiques par rapport au Soleil (une UA = 150 millions de kilomètres). Mais ils ignorent encore sa forme exacte ainsi que les caractéristiques précises de ce milieu.

Grâce à leur longévité, la mission des sondes Voyager a été étendue par les responsables de la NASA de façon à étudier plus précisément cette zone inconnue. Néanmoins, les difficultés budgétaires de la NASA pour la préparation de l'exploration de Mars pourrait amener l'agence spatiale à interrompre brutalement le programme au moment même où il peut rapporter des informations à caractère absolument unique.

Les sondes Voyager au-delà du Système solaire[modifier | modifier le code]

La publication dans la revue Science du 23 septembre 2005 d'une série d'articles concordants[6] officialise l’événement : depuis le 16 décembre 2004, Voyager 1 est la première création humaine à naviguer au-delà de l'une des principales frontières du Système solaire, l'héliosphère.

Cette frontière, le choc terminal, se trouve à environ 14,1 milliards de kilomètres du Soleil, soit 94 unités astronomiques.

Voyager 1 doit à une chance inouïe la possibilité de témoigner de ces phénomènes. Car, dans les années 1970, ses concepteurs ignoraient tout de la direction du Soleil par rapport à la Voie lactée. De ricochet en ricochet autour des planètes visitées, le hasard a voulu que la sonde quitte le Système solaire par l'avant, vers le nez que forme l'héliosphère en rencontrant la résistance du milieu interstellaire.

Le 15 août 2006, Voyager 1 a dépassé la barrière symbolique des 100 UA de distance par rapport au Soleil, soit 15 milliards de kilomètres.

De son côté, Voyager 2 a franchi le choc terminal le 30 août 2007. La sonde était alors située à environ 84 UA du Soleil[7].

Elles poursuivent leur route à la frontière du Système solaire vers la zone que l'on appelle l'héliopause, limite de l'influence du vent solaire. Voyager 1 dépassa officiellement Pioneer 10 le 17 février 1998 pour devenir l'objet le plus distant de la Terre jamais envoyé dans l'espace. Les sondes s'éloignent dans l'espace à des vitesses vertigineuses : 17 kilomètres par seconde (61 200 km/h) pour Voyager 1 ; 15 km/s (54 000 km/h) pour Voyager 2. Cette vitesse leur permet de parcourir plus de 500 millions de kilomètres par an. Elles envoient encore des données qui sont collectées par le réseau de communication avec l'espace lointain (DSN) de la NASA, dans le cadre d'un nouveau programme : la Mission Interstellaire Voyager.

Contrairement aux sondes du programme Pioneer, aucune accélération ou décélération anormale des sondes Voyager n'a été mise en évidence.

La NASA confirme officiellement le 12 septembre 2013, après analyse des données recueillies par la sonde, que Voyager 1, à plus de 18 milliards de kilomètres du Soleil, a quitté la zone d'influence directe de ce dernier, l'héliosphère (zone de prédominance magnétique, la sonde étant toujours dans la zone de prédominance gravitationnelle de notre étoile)[8],[9]. Elle se trouve désormais dans l'espace interstellaire.

Deux bouteilles dans l'infini[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Voyager Golden Record.
Le disque de Voyager 2

Les deux sondes Voyager, comme les sondes Pioneer 10 (1972) et 11 (1973) qui les ont précédées, transportent, de manière symbolique, un message tentant de résumer quelques éléments clés sur l'humanité. Ces informations sont gravées sur un disque de cuivre qui est accompagné d'une cellule et d'une aiguille permettant de le lire. Les données, sélectionnées par un comité présidé par l'astrophysicien Carl Sagan, comprennent une série de 116 photos de différents lieux symboliques sur Terre, des schémas donnant la position de la Terre dans le Système solaire, une espèce de pierre de Rosette définissant le système numérique en usage ainsi que les grandeurs employées en physique ainsi que des extraits sonores comprenant 27 morceaux de musique ainsi que des enregistrements variés reflétant l'activité humaine. Les sondes approcheront pour la première fois une étoile dans 40 000 ans.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. La mission la plus longue jusque là avait été celle de la sonde Viking qui a fonctionné 28 mois en incluant le temps de transit.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e et f (de) Berndt Leitenberger, « Voyagers: Die Sonde » (consulté le 9 septembre 2010)
  2. a, b, c et d (en) NASA - Planetary Date System, « Voyager 1 spacecraft description. », sur Planetary Rings Node,‎ 26 juillet 2000
  3. (en) « Voyager - Planetary Voyage », sur le site de la NASA
  4. (en) NASA, « Rapport d'opération de la mission voyager du 30 juillet 2010 »,‎ 30 juillet 2010
  5. (en) JPL NASA, « Voyager : frequently asked questions »,‎ 2010
  6. (en) Voyager 1 exited the solar wind at a distance of approx 85 au from the Sun
  7. (en) Voyager 2 finds solar system "dented" as it crosses termination shock on way to deep space
  8. How Do We Know When Voyager Reaches Interstellar Space?
  9. « Voyager I, premier objet humain hors du système solaire », L'Actu, no 4071,‎ 14-15-16 septembre 2013, p. 8 (ISSN 1288-6939)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982, Springer Praxis,‎ 2007 (ISBN 978-0-387-49326-8)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]