CHRONOLOGIE

1972

Mission approuvée

1973

1974

1975

1976

1977

Lancements

1978

1979

Jupiter

1980

1981

Saturne

1982

1983

1984

1985

1986

Uranus

1987

1988

1989

Neptune

1990

Photo de famille

Mission Interstellaire

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

Voyager 1 dépasse Pioneer 10

1999

2000

2001

2002

2003

2004

Voyager 1 choc terminal

2005

2006

2007

Voyager 2 choc terminal

2008

2009

2010

2011

2012

Voyager 1 espace interstellaire

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

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2022

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2024

2025

Fin des communications ?

MONDES

Terre

Lune


Jupiter

Adrastée

Amalthée

Callisto

Europe

Ganymède

Io

Métis

Thébé


Saturne

Atlas

Calypso

Dioné

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Epiméthée

Hélène

Hypérion

Janus

Japet

Mimas

Pan

Pandore

Phoebé

Prométhée

Rhéa

Télesto

Téthys

Titan


Uranus

Ariel

Belinda

Bianca

Cordélia

Cressida

Desdémone

Juliette

Miranda

Obéron

Ophélie

Perdita

Portia

Puck

Rosalinde

Titania

Umbriel


Neptune

Despina

Galatée

Larissa

Naïade

Néréide

Protée

Thalassa

Triton


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Objectif


Envoyer une sonde à destination d’une planète coûte cher. La NASA mit donc à profit un alignement exceptionnel des planètes extérieures de notre système solaire (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), configuration qui n'arrive que tous les 175 ans. Avec une seule mission, il était donc possible de survoler de façon rapprochée la bagatelle de quatre planètes avec en prime des économies de temps et de carburant. En effet, lors d’un survol rapproché d’une planète, le champ gravitationnel de cette dernière donne une accélération à la sonde qui est ainsi «projetée » vers la planète suivante. Cette technique appelée « assistance gravitationnelle » réduit la durée du voyage d’une vingtaine d’années ! Sans cette technique, Voyager 2 n'aurait survolé Neptune qu'en 2007, au lieu de 1989. Le projet du Grand Tour était né, avec pour objectif d’en apprendre le maximum sur les planètes rencontrées et leurs lunes : masse, taille, morphologie, géologie, composition et dynamique de l’atmosphère, champ magnétique, sans oublier l'étude et la détection d’anneaux et/ou de nouveaux satellites naturels.

 

La sonde Voyager 2

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Précédents


Aller survoler Jupiter et Saturne ne sera pas une première. Lancée en mars 1972, c’est la sonde Pioneer 10 qui survola Jupiter en premier, en décembre 1973. Lancée quant à elle lors du mois d‘avril de cette même année 1973, Pioneer 11 survola elle aussi le monde jovien, en décembre 1974, et poursuivit sa route jusqu’à la planète aux anneaux, qu’elle survola en septembre 1979, soit une paire d’années avant les Voyager. Les données recueillies par les sondes Pioneer seront capitales dans la conception des sondes Voyager.

 

Vue d'artiste de Pioneer 10

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Contexte


Dès le début des années 1970, la NASA se doit de réorienter son programme spatial dans le but impératif de faire des économies. Le formidable succès des coûteuses missions Apollo laisse alors la place à des programmes moins spectaculaires mais néanmoins pleins de promesses sur le plan scientifique : l'envoi de sondes vers d'autres corps célestes. Les premières sondes lunaires seront issues du programme Pioneer, lancées entre 1958 et 1960. Suivront les missions Ranger (1961-65) et Surveyor (1966-68). L'exploration des planètes débuta avec le lancement des sondes Mariner (1962-73), Pioneer (1972-78), Viking (1975), avant le Grand Tour des Voyager (1977). En parallèle, décision est prise en 1972 de lancer la construction d'un engin spatial réutilisable. Ce sera la navette spatiale qui verra sa première mission en 1981.

 

La navette spatiale Atlantis

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Instigation et financement


L'instigateur du projet fut Gary Flandro, un ingénieur du JPL (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology), qui lança l’idée durant l'été 1965. Flandro s'appuya sur les brillants calculs du mathématicien Michael Minovitch, qui démontra en 1961 qu'il était possible d'utiliser l'assistance gravitationnelle d'une planète pour accélerer une sonde spatiale. Suite à un rapport du Space Science Board de l'Académie Américaine des Sciences qui estime que les technologies nécessaires sont disponibles, la NASA lance en 1969 la préparation d‘une mission initialement appelée Grand Tour of the outer planets (Grand Tour des planètes extérieures). C’est Edward Stone (lui aussi du Caltech) qui est nommé responsable scientifique du projet, dès l'approbation de la mission en juillet 1972. La première réunion scientifique a lieu dès décembre 1972. Au total, plus de 150 scientifiques auront travaillé sur le programme, en provenance des États-Unis bien entendu, mais également du Canada, de Grande-Bretagne, de France, d'Allemagne de l'Ouest, d'Italie et même d'Union Soviétique à la fin des années 1980. À l’origine, le profil de la mission prévoyait un double lancement à destination de Jupiter, Saturne et Pluton en 1976-1977 et un autre double lancement vers Jupiter, Uranus et Neptune en 1979. Fin 1971, les contraintes budgétaires limiteront malheureusement la mission à deux sondes (vers Jupiter et Saturne) au lieu des quatre espérées. La nouvelle mission fut renommée Mariner Jupiter-Saturn 1977 program ou plus simplement MJS. La position et la nature des cibles planétaires étant bien différentes des premières missions du programme Mariner, la NASA prit la décision de séparer les deux programmes. Le nom Programme Voyager, jugé plus convaincant, sera donné à la mission en mars 1977, les sondes Mariner 11 et 12 devenant ainsi Voyager 1 et 2.


Initialement estimé à 250 millions de dollars (pour la mission jusqu’à Saturne incluse), le coût total de la mission s’élève en septembre 2013 à 988 millions de dollars (dont 120 millions accordés à la NASA depuis 1990 pour la poursuite du programme). Pas moins de 10 000 trajectoires furent étudiées. Le choix final se portera sur celles offrant la possibilité (pour Voyager 1) de survoler de manière rapprochée Jupiter et sa lune Io ainsi que Saturne et sa lune Titan, tout en gardant l’éventualité pour Voyager 2, si cette dernière est encore en état de marche, d'aller survoler Uranus. Le survol de Neptune n'est pas prévu au moment du lancement mais la trajectoire future de Voyager 2 laisse une possibilité. Pour l’anecdote, il aurait été possible de survoler Pluton mais la priorité fut le survol des anneaux de Saturne et de Titan par Voyager 1, contraignant celle-ci à sortir du plan de l’écliptique. Voyager 2 aurait aussi pu rendre visite à Pluton mais la ligne de visée passait à travers Neptune, ce fut donc impossible à mettre en œuvre. La décision d’en lancer deux a été prise pour deux raisons principales : envoyer deux sondes diminue le risque d’échec et les sondes auront certes le même matériel embarqué mais pas la même trajectoire dans le système solaire, donc des résultats complémentaires, puisque la première jouera le rôle "d'éclaireuse".

 

G. Flandro

Ed Stone

Service gratuit et accessible à tous

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Lancements


Les sondes jumelles furent toutes deux lancées par une fusée de type Titan IIIE/Centaur depuis l'aire de lancement 41 de la base de Cap Canaveral en Floride. Ce lanceur mesure 48 mètres de haut pour une masse de 632 tonnes. Voyager 2 fut la première à être lancée, le samedi 20 août 1977, à 14h29 TU, soit le premier jour de la fenêtre de tir qui en comptait trente. La numérotation des sondes jumelles tient compte de l’ordre de passage au voisinage de Jupiter. Le lancement de Voyager 1 eut lieu le lundi 5 septembre 1977, à 12h56 TU. Grâce à sa trajectoire plus courte, Voyager 1 dépassa Voyager 2 le 15 décembre 1977. Les sondes entamèrent alors une traversée de la ceinture d'astéroïdes qui dura 9 mois.

 

Emplacement de Cap Canaveral

5 septembre 1977 : lancement de Voyager 1

20 août 1977 : lancement de Voyager 2

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Jupiter : une géante en perpétuel mouvement


Voyager 1 survola la planète géante au plus près le 5 mars 1979, à 206 700 km des nuages de la planète. Sa jumelle fit de même le 9 juillet 1979, à 570 000 km. Elles prirent à elles deux quelque 33 000 photographies du monde jovien (dont 18 000 pour la seule Voyager 1), permettant aux scientifiques d’en apprendre davantage sur la dynamique atmosphèrique très complexe de la planète, ses aurores polaires, sa Grande Tache Rouge (un gigantesque anticyclone), ainsi que sur les quatre satellites galiléens (Io, Europe, Ganymède et Callisto). Les plus étonnantes découvertes, faites par l’intermédiaire de Voyager 1 et précisées par Voyager 2, concernent cependant deux de ses lunes : l'intense activité volcanique sur Io avec ses panaches filant parfois à plus d'un kilomètre par seconde, à plus de 300 km au-dessus de sa surface ! (les premiers volcans extraterrestres découverts) et le réseau de lignes balafrant la surface gelée d’Europe sous laquelle se cache peut-être un océan peuplé de formes de vie primitive. Les astronomes ont été stupéfaits par ces résultats et il aura fallu attendre une quinzaine d’années avant d’en savoir plus grâce à la mission Galileo. La magnétosphère de la planète (zone d'influence du champ magnétique) a été mesurée avec précision, révélant notamment ses aurores polaires. Des anneaux furent découverts (bien moins brillants que ceux de Saturne et donc invisibles depuis la Terre). Les Voyager ont également permis de découvrir trois nouveaux satellites (Métis, Thébé et Adrastée) autour de la planète géante. Anecdote : alors qu'elle se trouvait à plus de 6 milliards de km de Jupiter, Voyager 2 fit partie des nombreux instruments scientifiques mis à contribution afin d'observer l'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 sur la géante, en juillet 1994.

 

La Grande Tache Rouge de Jupiter

Trajectoire de Voyager 1

Trajectoire de Voyager 2

CHRONOLOGIE

1972

Mission approuvée

1973

1974

1975

1976

1977

Lancements

1978

1979

Jupiter

1980

1981

Saturne

1982

1983

1984

1985

1986

Uranus

1987

1988

1989

Neptune

1990

Photo de famille

Mission Interstellaire

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

Voyager 1 dépasse Pioneer 10

1999

2000

2001

2002

2003

2004

Voyager 1 choc terminal

2005

2006

2007

Voyager 2 choc terminal

2008

2009

2010

2011

2012

Voyager 1 espace interstellaire

2013

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2016

2017

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2019

2020

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2025

Fin des communications ?

MONDES

Terre

Lune


Jupiter

Adrastée

Amalthée

Callisto

Europe

Ganymède

Io

Métis

Thébé


Saturne

Atlas

Calypso

Dioné

Encelade

Epiméthée

Hélène

Hypérion

Janus

Japet

Mimas

Pan

Pandore

Phoebé

Prométhée

Rhéa

Télesto

Téthys

Titan


Uranus

Ariel

Belinda

Bianca

Cordélia

Cressida

Desdémone

Juliette

Miranda

Obéron

Ophélie

Perdita

Portia

Puck

Rosalinde

Titania

Umbriel


Neptune

Despina

Galatée

Larissa

Naïade

Néréide

Protée

Thalassa

Triton


Les images de Jupiter sont à retrouver dans la galerie et sur le site de la NASA.

Film de la rotation de Jupiter par Voyager 1

Circulation atmosphérique pendant l'approche de Voyager 1

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Saturne : le joyau du système solaire


Seulement 20 mois après Jupiter, Voyager 1 survola la planète aux anneaux, le 12 novembre 1980, à 64 200 km au-dessus de ses nuages. Voyager 2 effectua son survol le 26 août 1981, à une distance de 41 000 km. Plus de 33 500 clichés de Saturne, de son atmosphère (moins active que celle de Jupiter, bien que les vents équatoriaux peuvent y atteindre 1600 km/h), de ses lunes (Titan, Dioné, Rhéa, Téthys, Mimas, Japet, Encelade, Hypérion, Phoebé...) et de ses anneaux ont été obtenus par les Voyager. La température moyenne de l'atmosphère fut mesurée à - 178°C. Parmi les résultats scientifiques marquants, Voyager 1 rapporta la présence d’une atmosphère très épaisse (1600 km) et très dense autour de Titan, la principale lune de Saturne. La magnétosphère de la planète, notamment ses aurores, fut révélée. Le diamètre de Titan fut mesuré à 5120 km, le replaçant derrière Ganymède (Titan était en effet considéré jusqu'en 1980 comme le plus gros des satellites du système solaire). Les anneaux de la planète, constitués de milliards de particules glacées, firent également l’objet de nombreuses photos et de mesures poussées, permettant la découverte d'irrégularités telles que les "spokes", fines particules dont la taille est proche du micromètre et qui semblent liées au champ magnétique de la planète. Furent également découverts plusieurs anneaux supplémentaires (mais nettement moins visibles car très fins) ainsi que quatre nouveaux satellites naturels (Atlas, Pan, Prométhée et Pandore). Les clichés de la planète annelée obtenus serviront de référence pendant plus de 20 ans, jusqu’à la mission Cassini-Huygens. En analysant finement les images prises par Voyager 1, un passionné d'imagerie spatiale (Ted Stryk) a même retrouvé les premières images des geysers d'Encelade, pourtant officiellement découverts en 2008 par la sonde Cassini ! Les survols rapprochés de Saturne et de Titan ont contraint Voyager 1 à quitter le plan de l’écliptique (avec un angle de 35° vers le nord de ce dernier) pour aller à la rencontre des frontières du système solaire.

 

Saturne vue par Voyager 2

Trajectoire de Voyager 2

Trajectoire de Voyager 1

Les images de Saturne sont à retrouver dans la galerie et sur le site de la NASA.

Le survol de Saturne par Voyager 1 (animation de la NASA datant de 1980)

Le survol de Saturne par Voyager 2 (animation de la NASA datant de 1981)

Les fameux "spokes" dans les anneaux de Saturne vus par Voyager 1

Après Saturne, c'était "Uranus ou rien" pour la vaillante Voyager 2...

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Uranus : le septième monde


Après son survol de Saturne, les ingénieurs de la NASA comprirent que Voyager 2 serait probablement capable de poursuivre sa route jusqu’à Uranus avec tous ses instruments en état de marche. Le budget initial ne prévoyait que le survol de Jupiter et de Saturne. Aussi les ingénieurs se sont tout de même réservé une possibilité de trajectoire amenant Voyager 2 dans le voisinage d’Uranus puis dans celui de Neptune. La poursuite de la mission de Voyager 2 vers Uranus fut approuvée officiellement par la NASA début 1981. Pour la première fois dans l’histoire de l’astronautique, une sonde allait donc survoler le septième monde et ce fut chose faite le 24 janvier 1986, à 81 440 km des nuages pastel de la planète. Ce survol historique n'aura duré en tout et pour tout que 5 heures et 30 minutes (à comparer aux 35 heures du survol du système de Jupiter) car la sonde a traversé le système d'Uranus perpendiculairement au plan de ce dernier. Le résultat fut une transmission de photos (environ 8 000) et de données uniques sur le système d‘Uranus. La période de rotation de la planète fut mesurée à 17 heures et 14 minutes. La lune Miranda possède une surface étonnante, avec des canyons atteignant 9 km de profondeur (!). Deux anneaux supplémentaires, très fins, ont été détectés. Onze nouveaux satellites ont été découverts : Cordélia, Ophélie, Bianca, Cressida, Desdémone, Juliette, Portia, Rosalinde, Belinda, Puck et Perdita. La découverte de deux petits satellites supplémentaires par deux chercheurs de l'université de l'Idaho, en utilisant les données de l'instrument radio RSS de Voyager 2, a été annoncée en octobre 2016. L'UAI doit encore confirmer cette découverte. La présence d’un champ magnétique fut également une découverte étonnante, puisque son axe est incliné de 60° par rapport à l'axe de rotation de la planète. La température moyenne de la haute atmosphère fut mesurée à - 213°C, et se révéla étonnamment régulière, aussi bien dans la plupart de l'atmosphère qu'aux pôles, bien que l'un était alors complètement exposé au Soleil et l'autre plongé dans la nuit car l'axe de rotation d'Uranus est fortement incliné sur son orbite. Sa température minimale fut mesurée à -224°C, ce qui fait d'elle la planète la plus froide du système solaire.

 

Uranus en fin croissant

Les images d'Uranus sont à retrouver dans la galerie et sur le site de la NASA.

CHRONOLOGIE

1972

Mission approuvée

1973

1974

1975

1976

1977

Lancements

1978

1979

Jupiter

1980

1981

Saturne

1982

1983

1984

1985

1986

Uranus

1987

1988

1989

Neptune

1990

Photo de famille

Mission Interstellaire

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

Voyager 1 dépasse Pioneer 10

1999

2000

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Voyager 1 choc terminal

2005

2006

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Voyager 2 choc terminal

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Voyager 1 espace interstellaire

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MONDES

Terre

Lune


Jupiter

Adrastée

Amalthée

Callisto

Europe

Ganymède

Io

Métis

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Saturne

Atlas

Calypso

Dioné

Encelade

Epiméthée

Hélène

Hypérion

Janus

Japet

Mimas

Pan

Pandore

Phoebé

Prométhée

Rhéa

Télesto

Téthys

Titan


Uranus

Ariel

Belinda

Bianca

Cordélia

Cressida

Desdémone

Juliette

Miranda

Obéron

Ophélie

Perdita

Portia

Puck

Rosalinde

Titania

Umbriel


Neptune

Despina

Galatée

Larissa

Naïade

Néréide

Protée

Thalassa

Triton


Trajectoire de Voyager 2

Le survol d'Uranus par Voyager 2 (animation de la NASA datant de 1986)

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Neptune : l'autre planète bleue


L'ultime survol planétaire de la mission fut approuvé officiellement par la NASA courant 1985. Quatre ans plus tard, le 25 août 1989, Voyager 2 ajouta donc Neptune à son extraordinaire tableau de chasse. Ce fut le survol planétaire le plus rapproché de toute la mission : la sonde passa à 4 850 km de ses nuages. Un voyage long de 7 milliards de km, entamé seulement 12 ans auparavant ! Avant cette date, la vision de Neptune pour les astronomes se résumait en un minuscule disque bleuté, même dans les plus grands télescopes. Le monde scientifique et le grand public s’émerveilla alors en voyant les photos d’un magnifique globe bleuté, une autre planète bleue en quelque sorte. Parmi les 10 000 images de la planète et de ses satellites, une grande tache sombre fut photographiée à la surface de la planète par Voyager 2, signe d’une atmosphère très active. Quelques années plus tard, le télescope spatial Hubble fut braqué vers Neptune pour retrouver cette tache et suivre son évolution : hélas, plus aucune trace de cette tache, signe d’une atmosphère qui change rapidement puisque d‘autres taches à d‘autres endroits ont été détectées depuis. Les vents les plus forts du système solaire furent d’ailleurs mesurés sur cette planète (plus de 2000 km/h !), pourtant située très loin du Soleil, recevant d’autant moins d’énergie (à peine 3% de celle reçue par Jupiter).


La masse de la planète fut mesurée avec plus de précision. Elle se révéla 0,5 % moins massive que les précédentes estimations. Cette différence est tout de même comparable à la masse de la planète Mars ! De faibles aurores polaires furent observées, mais pas près des pôles de Neptune puisque le champ magnétique de la huitième planète se révéla incliné de 47° par rapport à son axe de rotation (comme sur Uranus) et décalé par rapport à son centre physique (de l'ordre de 13 500 km). Voyager 2 a également permis de clarifier nos connaissances sur les anneaux (sombres) de Neptune, découverts quelques années auparavant, en 1984. La principale lune de Neptune, Triton, attira elle aussi les scientifiques : ils y découvrirent en effet des geysers à sa surface, pourtant la plus froide du système solaire (- 235 °C). La découverte, grâce à Voyager 2, de 6 nouvelles lunes (Naïade, Thalassa, Larissa, Despina, Galatée et Protée) orbitant autour de Neptune porta le nombre total de lunes découvertes par l’intermédiaire du programme Voyager à vingt-quatre. Après avoir survolé Neptune, Voyager 2 quitta le plan de l'écliptique en direction du sud de ce dernier, avec un angle de 48°.

 

Trajectoire de Voyager 2

La grande tache sombre de Neptune

Les images de Neptune sont à retrouver dans la galerie et sur le site de la NASA.

Le survol de Neptune par Voyager 2 (animation de la NASA datant de 1989)

Les meilleurs moments des survols de Neptune et de Triton par Voyager 2

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La photo de famille du système solaire


Le 14 février 1990, à l'initiative de Carl Sagan, la NASA décida de « retourner » sur elle-même Voyager 1, qui était sortie du plan de l’écliptique depuis fin 1980, afin qu’elle puisse prendre en photo l’ensemble des planètes visitées depuis « l'extérieur ». Cette opportunité était historique et unique. C'est Voyager 1 qui fut choisie car, vu de Voyager 2, la planète Jupiter était trop proche du Soleil. Il en résulte le célèbre cliché de famille du système solaire (une mosaïque d’images où l’on peut voir le Soleil et six de ses planètes : Vénus, la Terre, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) sur lequel est visible le « point bleu pâle », la photo de la Terre (perdue dans un rayon du Soleil) la plus lointaine jamais prise, à 6,4 milliards de km de nous (voir à ce sujet le paragraphe suivant). Vénus et la Terre mesurent moins d'un pixel sur leurs images respectives (respectivement 0,11 et 0,12 pixel). L'équipe d'imagerie a donc du effectuer un traitement d'image afin qu'elles émergent de l'éblouissant halo solaire. Le cliché montrant le Soleil lui-même a été réalisé à travers le filtre le plus sombre disponible (méthane) ainsi qu'avec le temps de pose le plus court possible (5 millièmes de seconde). Malgré ces précautions, le Soleil reste surexposé sur les clichés, son diamètre réel est bien plus faible que ce que les clichés laissent supposer. A cette distance, le Soleil reste toutefois très brillant : pratiquement 8 millions de fois plus brillant que Sirius ne l'est depuis la Terre. Mercure n'est pas visible (perdue dans l'éclat solaire), tout comme Mars qui n'a pas pu être identifiée avec certitude et n'est donc pas mentionnée. Uranus et Neptune apparaissent allongées : cette déformation est due au mouvement intrinsèque de la sonde lors des prises de vue prolongées (15 secondes). Enfin, Pluton était trop petite, trop sombre et trop lointaine pour être imagée. Les 60 images (39 provenant de la caméra grand angle et 21 de la caméra standard) formant cette mosaïque sont les toutes dernières images du programme Voyager, qui en aura compté environ 67 000 au total. Ces images ont été prises d'une distance d'environ 40 UA de la Terre, avec un angle d'environ 32° au-dessus du plan de l'écliptique.


Pour voir la photo de famille du système solaire dans sa résolution maximale, cliquez ICI. 

 

Six des membres de la famille solaire, de gauche à droite : Jupiter, la Terre, Vénus, Saturne, Uranus et Neptune

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Carl Sagan avait décrit cette photo :


« Regardez encore ce petit point. C'est ici. C'est notre foyer. C'est nous. Sur lui se trouve tous ceux que vous aimez, tous ceux que  vous connaissez, tous ceux dont vous avez entendu parler, tous les êtres humains qui  aient jamais vécu. Toute la somme de nos joies  et de nos souffrances, des milliers de religions aux convictions assurées, d'idéologies et de doctrines économiques, tous les chasseurs et  cueilleurs, tous les héros et tous les  lâches, tous les créateurs et destructeurs de civilisations, tous les rois et tous les paysans, tous les  jeunes couples d'amoureux, tous les pères et mères, tous les enfants plein d'espoir, les inventeurs et les explorateurs, tous les  professeurs de morale, tous les politiciens corrompus, toutes les "superstars", tous les "guides  suprêmes", tous les saints et pécheurs de  l'histoire de notre espèce ont vécu ici, sur ce grain de poussière  suspendu dans un rayon de soleil.
...Il n'y a peut être pas de meilleure démonstration de la folie des idées humaines que cette lointaine image de notre monde minuscule.  Pour moi, cela souligne notre responsabilité de cohabiter plus fraternellement les uns  avec les autres, et de préserver et chérir ce point  bleu pâle, la seule maison que nous ayons jamais connue. »

 

Un point bleu pâle

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Où sont-elles maintenant ?


Conçues à l’origine pour fonctionner seulement cinq ans et à une distance maximale de 10 UA de la Terre (Voyager 1 se trouve aujourd'hui plus de treize fois plus loin), les sondes jumelles fonctionnent encore aujourd’hui, même si une partie des instruments n’est plus opérationnelle. 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 ; 15,3 km/s  (55 000 km/h) pour Voyager 2. Cette vitesse leur permet de parcourir de très grandes distances. Chaque année, la distance Soleil-Voyager 1 augmente de plus de 530 millions de km (3,58 UA) tandis que la distance Soleil-Voyager 2 augmente de plus de 480 millions de km (3,24 UA). Elles sont si éloignées que leurs signaux radio mettent plusieurs heures à nous parvenir, à la vitesse de la lumière : plus de 19 h pour Voyager 1 et plus de 15 h pour Voyager 2. Un point de repère : le Soleil se trouve à 8 minutes-lumière de la Terre. Pour connaître leur position exacte en temps réel, reportez-vous aux liens spécifiques du site.


Elles envoient encore des données qui sont collectées par le réseau de communication avec l’espace lointain de la NASA (le Deep Space Network) dans le cadre d’un nouveau programme, entamé en 1990 : la Mission Interstellaire Voyager (Voyager Interstellar Mission, abregée VIM). Cette mission fait partie de l'Observatoire de la physique solaire de la NASA (Heliophysics System Observatory). Pour la première fois, les scientifiques pourront mesurer le milieu interstellaire, non affecté par les effets de notre Soleil. Grâce à ces données, on en saura plus sur l’influence du Soleil à de si grandes distances, notamment dans la façon dont l’héliosphère nous protège des rayons cosmiques du milieu interstellaire.

 

Notre Soleil envoie un courant de particules chargées (principalement de l'hydrogène ionisé) qui forme une bulle autour des planètes du système solaire, nommée héliosphère. Le vent solaire voyage à des vitesses supersoniques jusqu'à ce qu'il rencontre une première onde de choc, appelée "choc terminal". Voyager 1 aurait traversé ce choc terminal en décembre 2004, à 94 UA du Soleil , soit environ 14 milliards de km. Voyager 2, moins rapide et sur une trajectoire différente, a quant à elle traversé le choc terminal fin août 2007, à une distance de 84 UA du Soleil (environ 13 milliards de km). Ces chiffres semblent démontrer que l’héliosphère n’est pas répartie de façon homogène dans l’espace. C'est en réalité le déplacement de tout le système solaire (le Soleil et son héliosphère) à travers la galaxie qui provoque ce choc, vers lequel foncent les Voyager, de façon fortuite puisque ce sont les impératifs planétaires de la mission qui les ont emmené dans la bonne direction... Si elles avaient été lancées dans l'autre direction, il leur aurait fallu plusieurs millénaires pour franchir l'héliopause. Au-delà du choc terminal se trouve une zone appelée héliogaine, où le vent solaire ralentit de manière spectaculaire et voit sa température augmenter. Au-delà de l'héliogaine, on trouve le milieu interstellaire, dominés par les vents du même nom et les rayons cosmiques en provenance de toute la galaxie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Le 7 mars 2011, Voyager 1 a été orientée (avec succès et momentanément) de manière à ce que son détecteur de particules à faible énergie collecte des données de manière plus efficace. Le test préparatif à cette manoeuvre a été effectué le 2 février 2011 et constituait de fait le premier mouvement pour la sonde depuis 1990 ! A plus de 100 UA du Soleil, le franchissement de l'héliopause par Voyager 1 n'est alors plus qu'une question de temps. Quelques mois ou quelques années seront nécessaires à la sonde pour franchir cette étape historique de l'exploration spatiale.


La nouvelle tant attendue a été annoncée lors d'une conférence de presse le 12 septembre 2013. 36 ans après son lancement, Voyager 1 est devenue le premier objet fabriqué par les humains à entrer dans l'espace interstellaire, à près de 19 milliards de kilomètres du Soleil. De nouvelles et inattendues données ont indiqué que Voyager 1 se trouvait alors depuis plus d'un an dans le plasma présent dans l'espace entre les étoiles. Voyager 1 se trouve dans une région de transition immédiatement à l'extérieur de la bulle solaire, où certains effets du Soleil se font encore sentir. L'entrée dans l'espace interstellaire s'est faite progressivement depuis le mois d'août 2012, la frontière n'étant semble t-il pas aussi nette qu'imaginée. Les scientifiques ont eu besoin de temps afin de récupérer et d'analyser toutes les informations à leur disposition. Le facteur décisif fut la mesure de la densité du plasma (gaz ionisé), le plus dense et le plus lent des mouvements des particules chargées dans l'espace. La lueur d'un néon est un exemple de plasma. Théoriquement, cette différence de densité est le marqueur essentiel qui permet de distinguer si la sonde se trouve à l'intérieur de la bulle solaire, connue sous le nom d'héliosphère, qui est influencée par le plasma directement éjecté par le Soleil, ou bien si elle vogue dans l'espace interstellaire en étant entourée de matériau éjecté il y a plusieurs millions d'années par l'explosion d'étoiles géantes proches. Voyager 1 ne disposant pas de détecteur de plasma en état de marche (il a cessé de fonctionner après le survol de Saturne fin 1980), les scientifiques ont du élaborer une autre méthode pour faire des mesures indirectes de la densité du plasma autour de la sonde : surveiller les lignes de champ magnétique affectées par les plasmas solaire et interstellaire.

 

C'est un puissant afflux de vent solaire, ayant pour origine une éjection de masse coronale en mars 2012, qui fournira les données nécessaires. Lorsque cet inattendu cadeau du Soleil arriva dans la zone où se trouvait Voyager 1, treize mois plus tard (en avril 2013), le plasma autour de la sonde commenca à vibrer comme une corde de violon. Le 9 avril 2013, l'instrument dédié aux ondes plasma détecta l'oscillation des particules ambiantes. L'amplitude des oscillations aida les scientifiques à déterminer la densité du gaz ionisé. Ces oscillations plus rapides signifiaient que la sonde baignait dans un plasma plus de 40 fois plus dense qu'à la frontière extérieure de l'héliosphère (l'héliogaine). Une densité de ce type était attendue dans l'espace interstellaire. Des oscillations similaires ont également été mesurées en octobre/novembre 2012. A la lumière de toutes ces mesures, l'équipe en charge des ondes plasma a déterminé que Voyager 1 est entrée dans l'espace interstellaire pour la première fois en août 2012. L'analyse précise des données laisse à penser que la première entrée de la sonde dans le monde des étoiles date du 25 août 2012 (jour également marqué par le décès de Neil Armstrong). En plus d'un changement de densité du plasma, le franchissement de l'héliopause fut marqué par une baisse significative du nombre de particules chargées en provenance de l'intérieur de l'héliosphère ainsi qu'une hausse sensible du nombre de rayons cosmiques galactiques provenant de l'extérieur de l'héliosphère. Un communiqué du 7 juillet 2014 est venu confirmer la présence de Voyager 1 dans l'espace interstellaire. La sonde a de nouveau mesuré un "tintement" du plasma, vibration ayant pour origine une éjection de masse coronale en provenance du Soleil, l'onde de choc ayant mis environ un an avant d'atteindre la sonde.

 

Une étude publiée dans le journal Geophysical Research Letters, à la suite de laquelle la NASA publia un communiqué le 23 juillet 2014, propose un nouveau modèle de l'héliosphère, qui inclut notamment des compressions de cette dernière, provoquant les différences de densité  du plasma observées par Voyager 1. Si tel est le cas, cela signifierait que la sonde serait toujours dans l'héliosphère et qu'elle devrait assister à un changement de direction du champ magnétique d'ici fin 2015. Ed Stone a confirmé que le champ magnétique sera scruté avec attention durant cette période de 18 mois. Un communiqué de la NASA daté du 15 décembre 2014 apporte des précisions supplémentaires sur le milieu dans lequel se trouve Voyager 1. La sonde a détecté une troisième "onde de choc", après celle de l'automne 2012 et celle du printemps 2013 (voir paragraphe ci-dessus). La plus récente des trois a été observée à partir de février 2014 et ses effets sont toujours visibles sur les données de novembre 2014. La densité du plasma interstellaire est de plus en plus élevée à mesure que Voyager 1 s'éloigne. On ignore encore si cela est du à l'éloignement progressif de l'héliosphère ou si c'est un effet de l'onde de choc. Le milieu interstellaire n'est pas aussi calme que prévu. Ce domaine de recherche est totalement nouveau. Une nouvelle étude, publiée dans la revue Astrophysical Journal Letters et reprise par la NASA le 29 octobre 2015, fait état d'une avancée dans ce domaine. La direction du champ magnétique a légèrement évolué depuis l'entrée de Voyager 1 dans l'espace interstellaire. Les auteurs de cette étude pointent le fait que le vent solaire influence encore le champ magnétique observé et que la sonde entrera dans le milieu interstellaire "primitif" (non perturbé par le vent solaire) dans une dizaine d'années, confirmant ainsi les données obtenues via les satellites d'observation du Soleil IBEX, Ulysses et SOHO. À l'occasion d'un meeting de l'American Astronomicel Society, le 6 janvier 2017, il est annoncé que le télescope spatial Hubble va être mis à contribution afin de cartographier la structure du milieu interstellaire dans lequel les sondes Voyager se déplacent. Les nuages interstellaires s'étendent sur plusieurs années-lumière. Pour chaque trajectoire, Hubble a utilisé deux étoiles repères : Gliese 686 et Gliese 676A (pour Voyager 1) ; Gliese 780 et Gliese 754 (pour Voyager 2). Les premières données indiquent que Voyager 2 va sortir du nuage interstellaire qui entoure le système solaire dans plusieurs milliers d'années. Elle traversera ensuite un deuxième nuage (pendant 90 000 ans), puis un troisème.

 

Le franchissement de l'héliopause n'implique pas que la sonde ait réellement quitté le système solaire puisque ce dernier a pour stricte limite extérieure le nuage d'Oort, un hypothétique et vaste réservoir de comètes se trouvant à une distance comprise entre quelques centaines d'unités astronomiques (UA) et plusieurs dizaines de milliers d'UA. Voyager 1 mettra environ 300 ans à atteindre la limite intérieure du nuage, tandis qu'elle pourrait avoir besoin de plus de 30 000 ans (!) pour atteindre sa limite extérieure. La NASA préfère donc évoquer l'espace interstellaire pour qualifier la zone où se trouve maintenant Voyager 1. Par abus de langage, notamment dans les médias, on entend ou on lit que Voyager 1 a quitté le système solaire. C'est le cas seulement si on limite ce dernier au domaine des planètes. Ed Stone, responsable scientifique du projet, a déclaré à ce sujet que l'on peut dire que "Voyager 1 baigne dans la matière d'autres étoiles". On ignore encore quand Voyager 1 atteindra la zone de l'espace interstellaire où plus aucune influence du Soleil ne se fait sentir. Quant à Voyager 2, sa date d'entrée dans l'espace interstellaire est encore inconnue, bien que la sonde n'en soit plus très loin maintenant.

CHRONOLOGIE

1972

Mission approuvée

1973

1974

1975

1976

1977

Lancements

1978

1979

Jupiter

1980

1981

Saturne

1982

1983

1984

1985

1986

Uranus

1987

1988

1989

Neptune

1990

Photo de famille

Mission Interstellaire

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

Voyager 1 dépasse Pioneer 10

1999

2000

2001

2002

2003

2004

Voyager 1 choc terminal

2005

2006

2007

Voyager 2 choc terminal

2008

2009

2010

2011

2012

Voyager 1 espace interstellaire

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

Fin des communications ?

MONDES

Terre

Lune


Jupiter

Adrastée

Amalthée

Callisto

Europe

Ganymède

Io

Métis

Thébé


Saturne

Atlas

Calypso

Dioné

Encelade

Epiméthée

Hélène

Hypérion

Janus

Japet

Mimas

Pan

Pandore

Phoebé

Prométhée

Rhéa

Télesto

Téthys

Titan


Uranus

Ariel

Belinda

Bianca

Cordélia

Cressida

Desdémone

Juliette

Miranda

Obéron

Ophélie

Perdita

Portia

Puck

Rosalinde

Titania

Umbriel


Neptune

Despina

Galatée

Larissa

Naïade

Néréide

Protée

Thalassa

Triton


FABRICATION  - MATERIEL SCIENTIFIQUE EMBARQUE

Que vont-elles devenir ?


Selon les ingénieurs de la NASA, les Voyager sont encore capables de fonctionner (collecter des données et les renvoyer ensuite vers la Terre) jusqu’en 2020, voire 2025. Afin de prolonger autant que possible leur espérance de vie, les sondes sont mises progressivement en mode "économie d'énergie", dans le but de réduire leur consommation électrique : Voyager 2 utilise ainsi ses propulseurs d'appoint au lieu de ses moteurs principaux depuis novembre 2011, tandis qu'un des générateurs de chaleur de Voyager 1 a été coupé en janvier 2012 (la sonde fonctionne dorénavant à une température inférieure à -79°C). Cette technique devrait notamment permettre à Voyager 1 de recueillir et de transmettre des données jusqu'en 2025. Aujourd’hui, elles manquent d’hydrazine, carburant indispensable pour modifier leurs trajectoires (on estime que leur carburant sera totalement épuisé en 2034 (Voyager 2) et 2040 (Voyager 1). En fait, ce n’est pas leur source de plutonium qui leur fera défaut mais les thermocouples qui convertissent la chaleur issue du plutonium en électricité. Après cette date, nous ne recevrons plus de données de leur part mais elles continueront leurs routes grâce à leur prodigieuse impulsion, provoquée par le phénomène initial de fronde gravitationnelle. A de si grandes distances, le Soleil sera une étoile comme les autres aux yeux des caméras embarquées sur les sondes. Lorsqu’elles n’auront plus du tout d’énergie, il ne sera plus possible de connaître leur position exacte, l’expression « bouteille à la mer cosmique » prendra alors tout son sens. Sans l'amenuisement de leurs ressources énergétiques, et en admettant qu'elles puissent suivre la position du faible et lointain Soleil, la NASA serait encore capable de "parler" avec les sondes pendant un siècle ou deux !


Après avoir traversé, on espère sans encombre, le nuage de Oort, un vaste réservoir de comètes distant de 0,8 année-lumière du Soleil, et malgré leur grande vitesse, il faudra attendre de nombreux siècles avant qu’elles ne s’approchent à nouveau d’une étoile. Filant actuellement en direction de la constellation d'Ophiuchus, Voyager 1 devrait passer dans le voisinage (à 1,64 année-lumière tout de même) de l’étoile Gliese 445 (une naine rouge) en l'an 40272. Cette petite étoile affiche une magnitude de 10,8 et se situe actuellement à 17,6 années-lumière de notre planète, dans la constellation de la Girafe. Détail intéressant : cette étoile se rapproche rapidement du Soleil, si bien que lorsque la sonde la « survolera », ladite étoile se trouvera alors à seulement 3 années-lumière de la Terre !


Voyager 2 se dirige actuellement dans la direction de la constellation du Paon. En l'an 40176, elle devrait passer à 1,65 année-lumière de l’étoile naine rouge Ross 248. Cette étoile affiche une magnitude de 12 et se trouve actuellement à 10,3 années-lumière de notre planète, dans la constellation d’Andromède. Voyager 2 ira ensuite rendre une visite toute relative à Sirius, en s'approchant à 4,3 années-lumière de la plus brillante étoile du ciel nocturne, dans la constellation du Grand Chien, dans 296 000 ans.

 

FABRICATION  - MATERIEL SCIENTIFIQUE EMBARQUE

Bilan et perspectives


Le programme Voyager a dépassé les attentes des scientifiques, autant dans la pertinence des résultats que sur la longévité exceptionnelle des sondes jumelles. L’activité volcanique sur Io, les rayures d’Europe, les anneaux et les aurores polaires de Jupiter, l’atmosphère de Titan, les irrégularités dans les anneaux de Saturne, le champ magnétique d’Uranus, les puissants vents de Neptune, les incroyables geysers sur Triton, la découverte de 24 nouvelles lunes, ne sont que les principales découvertes ayant contribué au palmarès inégalé des Voyager. Quand nous voyons une photo rapprochée d’Uranus ou de Neptune, nous la devons obligatoirement à Voyager 2, la seule et UNIQUE sonde à avoir survolé les deux plus lointaines planètes du système solaire. Voyager 2 est devenue le 13 août 2012 la sonde spatiale à la plus longue durée de vie, dépassant Pionner 6 qui fut lancée le 16 décembre 1965 et dont le dernier signal fut reçu le 8 décembre 2000, soit 12 758 jours de mission. Leur longévité a permis et permet encore aux scientifiques d’explorer le milieu interstellaire, où rien ni personne n'était encore allé avant Voyager 1, la technologie du 21ème siècle permettant d'exploiter les données de deux minuscules sondes construites dans les années 1970.


Ces sentinelles de l’Humanité témoigneront d’un instantané de notre histoire à travers notre galaxie pendant encore des millions d’années. Si elles ne sont pas happées par l’attraction d’une étoile ou détruites par un quelconque caillou céleste, rien ne les empêchera d'accompagner les milliards d'étoiles que compte la Voie Lactée pour un voyage à travers l'immensité de l'espace et l'éternité du temps, expression chère à Carl Sagan. Ces deux petits morceaux d’Humanité, qui n’auront bientôt plus aucun contact avec leur planète mère, vogueront dans cet immense et vertigineux océan cosmique et iront faire face à leur destin qui n’est peut-être pas si dénué de sens que cela…