Sondes Voyager

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Sondes Voyager

Programme Voyager

Voyager 2

Voyager 1 et 2 sont des sondes d'exploration spatiale lanc√©es en 1977. Elles ont depuis r√©alis√© une moisson d'observations astronomiques, qui ont plus d'une fois remis en question les th√©ories plan√©tologiques, au cours d'une √©pop√©e spatiale d'une dur√©e exceptionnelle, √©pop√©e qui se poursuit encore aujourd'hui dans l'espace interstellaire. Ces sondes lanc√©es dans une relative discr√©tion, √† l'√©poque o√Ļ la NASA peaufinait encore la premi√®re version de sa navette spatiale, √† elles deux, pr√©sentent un palmar√®s unique : l'exploration du voisinage de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et 48 de leurs lunes.

Sommaire

Matériel embarqué par les deux sondes

Les deux sondes sont équipées à l'identique.

  • Un √©metteur-r√©cepteur radio, reli√© √† une antenne grand gain parabolique, assurant la transmission des donn√©es collect√©es vers la Terre et la r√©ception des instructions en provenance de la Terre.
  • Une cam√©ra couleur grand angle et une deuxi√®me avec un objectif standard.
  • Divers instruments de mesures scientifiques :
    • Un capteur de rayons cosmiques (CRS), un d√©tecteur de plasmas (PLS), ainsi qu'un capteur de particules faible √©nergie (LECP). Ces trois instruments sont des d√©tecteurs de particules, destin√©s √† l'√©tude des rayons cosmiques, du vent solaire et des magn√©tosph√®res de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune‚Ķ
    • Un magn√©tom√®tre (MAG). Cet instrument est destin√© √† mesurer les variations du champ magn√©tique solaire en fonction du temps et de la distance, ainsi qu'√† √©tudier les champs magn√©tiques des plan√®tes rencontr√©es et leurs interactions avec les satellites ou anneaux.
    • Un r√©cepteur radio astronomique de plan√®te (PRA) et un r√©cepteur d'ondes √©mise par les plasmas (PWS). Le PRA et le PWS sont des r√©cepteurs d'ondes radio, le premier pour des fr√©quences de 20,4 kHz √† 1300 kHz et de 2,3 MHz √† 40,5 MHz et le second pour des fr√©quences de 10 Hz √† 56 kHz. Ils sont destin√©s √† l'√©coute des signaux radio √©mis par le Soleil, les plan√®tes, les magn√©tosph√®res‚Ķ Ils sont reli√©e √† deux antennes plac√©es perpendiculairement, afin de capter les rayonnements dans deux polarisations d√©cal√©es de 90¬į.
    • Un photopolarim√®tre. Cet instrument mesure l'intensit√© et la polarisation de la lumi√®re de huit longueurs d'onde entre 235 nm et 750 nm. Il a √©tudi√© les atmosph√®res de Jupiter et Saturne, les anneaux de cette derni√®re, la texture et la composition probable des surfaces de leurs satellites‚Ķ Durant les survols plan√©taires, il a √©galement men√©e une recherche d'√©clairs et d'aurores. Celui de Voyager 1 a √©t√© reconnu d√©fectueux.
    • Un interf√©rom√®tre, spectrom√®tre, radiom√®tre infra rouge (IRIS). IRIS permet aux scientifiques de d√©terminer la temp√©rature d'un corps, de rep√©rer la pr√©sence de certaines substances dans une atmosph√®re ou sur une surface et de mesurer quelle proportion de la lumi√®re solaire re√ßue par un corps est r√©fl√©chie par ce dernier.
    • Un spectrom√®tre ultra-violet (UVS). Cet instrument sensible aux rayons ultraviolets permettre de d√©tecter la pr√©sence de certains atomes ou ions, ces derniers absorbant certaines fr√©quences de lumi√®re.

Lancement et traversée jusqu'à Jupiter

Articles d√©taill√©s : Voyager 1 et Voyager 2.

Voyager 2 fut lanc√©e la premi√®re le 20 ao√Ľt 1977 et sa jumelle Voyager 1 le 5 septembre. Construites pour durer seulement cinq ans, les sondes sont aujourd'hui plus de deux fois plus √©loign√©es de la Terre que Pluton. Toujours en √©tat de fonctionnement, elles foncent vers l'h√©liopause, limite de l'influence magn√©tique du Soleil, o√Ļ d√©bute ¬ę officiellement ¬Ľ l'espace interstellaire.

Ces deux engins de 800 kilogrammes dot√©s d'une douzaine d'instruments et de cam√©ras quittaient la Terre pour un grand tour du syst√®me solaire. La mission avait √©t√© con√ßue pour profiter d'un alignement plan√©taire exceptionnel - survenant une fois tous les 175 ans[1] - qui permettait, avec une d√©pense minimale de temps et de carburant, de rendre visite aux quatre plan√®tes gazeuses du syst√®me solaire : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. √Ä l'origine, la NASA ne disposait pas d'un financement suffisant pour prolonger la recherche au-del√† de Saturne, mais s'appuyant sur le principe que l'on ne sait jamais ce qui peut arriver, les ing√©nieurs am√©ricains avaient programm√© pour Voyager 2 une trajectoire incluant le survol d'Uranus et de Neptune. Chaque survol rapproch√© d'une de ces plan√®tes g√©antes, donnait un coup d'acc√©l√©rateur suffisant aux sondes pour les propulser au voisinage de la plan√®te 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 un peu moins de 30 heures-lumière de la Terre ( précisément 29 h 15 m-lumière au 7 décembre 2007)

Quant √† Voyager 2, elle approcha pour sa part Jupiter le 9 juillet 1979 √† 71 400 km de la plan√®te et Saturne le 25 ao√Ľt 1981 √† une distance de 101 000 km, puis les ing√©nieurs de la NASA comprirent que Voyager 2 serait probablement capable de voler jusqu'√† Uranus avec tous ses instruments en ordre de marche. Ce fut chose faite le 24 janvier 1986 avec un survol de la plan√®te √† 107 000 km, Voyager 2 r√©ussissant √† transmettre √† la NASA des photos et donn√©es uniques de cette plan√®te, de ses lunes et champs magn√©tiques. Apr√®s son passage √† 48 000 km de Neptune le 25 ao√Ľt 1989, Voyager 2, au bout de ces 12 ans de voyage, prit √† son tour une direction la faisant sortir du syst√®me solaire.

¬ę Nous avons aussi d√©couvert que Neptune avait les vents les plus forts m√™me si elle re√ßoit le moins d'√©nergie du Soleil, mais la plus grande surprise fut la d√©couverte des volcans en √©ruption sur Io, les premiers volcans en activit√© d√©couverts ailleurs que sur Terre ¬Ľ, se souvient [2] Edward Stone, le scientifique responsable du projet Voyager depuis son origine et qui continue de suivre la progression des sondes depuis le JPL de la NASA, √† Pasadena.

Les découvertes joviennes

√Ä elles deux, les sondes prirent quelque 33 000 photographies du monde jovien, c'est-√†-dire de la plan√®te elle-m√™me et de ses cinq principaux satellites. Les mesures enregistr√©es par les instruments, notamment sur l'atmosph√®re tourment√©e de la g√©ante gazeuse, ont permis aux scientifiques de mieux comprendre les processus physiques √† l'Ňďuvre sur Jupiter, tout en suscitant de nouvelles questions.

Les principales surprises provinrent des deux lunes les plus proches de la plan√®te : Io et Europe. Les images de la premi√®re stup√©fi√®rent les astronomes. Incontestablement, il y avait l√† un volcanisme actif, spectaculaire, dont l'autre seul exemple, dans le syst√®me solaire, se trouve sur la Terre. Sur certains clich√©s aux √©clatantes couleurs vives, on distingue nettement un panache montant √† 300 kilom√®tres au-dessus de la surface. De la mati√®re est √©ject√©e √† la vitesse d'1 km/s. L'importante √©nergie n√©cessaire √† l'activit√© de ces volcans √©mane d'un √©chauffement interne du satellite, provoqu√© par les effets de mar√©e qu'engendre la masse immense de la proche Jupiter (il ne s'agit donc pas, comme dans le cas terrestre, de la chaleur r√©siduelle du noyau).

D'un monde de feu √† un monde de glace, il n'y a que l'espace s√©parant Io d'Europe. La surface de celle-ci, peu marqu√©e par les crat√®res d'impact - √† la diff√©rence de tous les autres corps rocheux comme la Lune et Mercure par exemple -, trahit un remodelage r√©cent. Mais ce qui interloqua le plus les astronomes fut le r√©seau de multiples coutures balafrant Europe comme autant de lignes de fracture. L'hypoth√®se la plus retenue aujourd'hui - √©labor√©e √† l'aide de la sonde Galileo - imagine qu'un oc√©an souterrain se trouve sous une cro√Ľte cassante de glace d'une vingtaine de kilom√®tres d'√©paisseur.

Les nouvelles questions

Lors de l'approche des autres g√©antes gazeuses Saturne, Uranus et Neptune, une vingtaine de petits satellites furent d√©couverts sur les clich√©s, qui pr√©cis√®rent √©galement la disposition et le nombre des anneaux entourant ces plan√®tes. Deux autres surprises attendaient les chercheurs : la pr√©sence d'une atmosph√®re tr√®s √©paisse et tr√®s dense autour de Titan, le principal satellite de Saturne et les incroyables geysers de Triton, la plus grosse lune de Neptune. D'immenses et myst√©rieuses colonnes sombres s'y √©l√®vent jusqu'√† plusieurs kilom√®tres d'altitude... Une √©nigme de plus √† r√©soudre pour les astronomes.

Aujourd'hui, Voyager 1 est plus √©loign√© de la Terre que tout autre engin jamais lanc√© par l'Homme dans l'espace, et continue de s'√©loigner √† la vitesse de 17 km/seconde. Et les deux sondes envoient toujours des donn√©es collect√©es par le R√©seau de communication avec l'espace lointain (DSN) de la NASA, dans le cadre d'un voyage rebaptis√© 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, elle seront respectivement à 20 et 16,8 milliards de kilomètres du soleil.

Une fois devenues silencieuses, les sondes n'en continueront pas moins sur leur lanc√©e, Voyager 1 devant passer dans la p√©riph√©rie de l'√©toile ¬ę AC+79 3888 ¬Ľ dans la constellation de la Girafe dans 40 000 ans et Voyager 2 rendant visite √† Sirius, la plus brillante des √©toiles de notre ciel dans 296 000 ans.

Le co√Ľt total de la mission Voyager incluant le lancement et le suivi des sondes s'√©tablit aujourd'hui √† 895 millions de dollars, dont une rallonge budg√©taire de 30 millions accord√©e par la NASA en 1990 pour la poursuite de la mission.

¬ę Aujourd'hui, malgr√© leur grand √Ęge, les deux sondes sont en mode d'alerte ¬Ľ explique Rosine Lallement, directeur de recherches au Service d'a√©ronomie du CNRS. ¬ęOn surveille ce qu'il en sort, car on guette un changement dans les donn√©es concernant le plasma, le gaz ionis√©.¬Ľ. Voyager 1, la plus rapide et la plus √©loign√©e des deux sondes, se situe actuellement √† plus de 15 milliards de kilom√®tres et approche de la zone o√Ļ le vent solaire ¬ę bute ¬Ľ sur le nuage de gaz interstellaire que traverse le Soleil. Les chercheurs veulent donc d√©terminer l'emplacement de cette zone de choc.

Une fois franchie cette fronti√®re, les Voyager feront partie, avec les sondes Pioneer, des tous premiers objets fabriqu√©s par l'homme √† naviguer hors de la bulle de protection du Soleil. M√™me si les signaux des Voyager mettent plusieurs heures √† nous parvenir, les chercheurs esp√®rent bien obtenir des informations sur la densit√© du nuage interstellaire, sur les radiations qui le traversent et dont l'h√©liosph√®re nous prot√®ge. On ignore notamment la densit√© de toute une classe de particules relativement √©nerg√©tiques, qui peuvent faire des d√©g√Ęts sur les √™tres humains - dans le cadre futuriste d'un voyage intersid√©ral - et sur le mat√©riel √©lectronique des sondes. Pour l'heure, les Voyager sont en relativement bonne sant√©. Les astronomes comptent recevoir leurs mesures jusqu'en 2010. Aux alentours de 2020, le g√©n√©rateur thermo√©lectrique √† radioisotope au plutonium 238 apr√®s la fourniture de 50 ans d'√©nergie √©lectrique sera √©puis√©.

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 km). Mais ils ignorent encore sa forme exacte ainsi que les caractéristiques précises de ce milieu.

Gr√Ęce √† leur long√©vit√©, la mission des sondes Voyager a √©t√© √©tendue par les responsables de la NASA de fa√ßon √† √©tudier plus pr√©cis√©ment cette zone inconnue. N√©anmoins, les difficult√©s budg√©taires de la NASA pour la pr√©paration de l'exploration de Mars pourrait amener l'agence spatiale √† interrompre brutalement le programme au moment m√™me o√Ļ il peut rapporter des informations √† caract√®re absolument unique.

Les sondes Voyager au-delà du système solaire

La publication dans la revue Science du 23 septembre 2005 d'une s√©rie d'articles concordants[3] officialise l‚Äô√©v√©nement : depuis le 16 d√©cembre 2004, Voyager 1 est la premi√®re cr√©ation humaine √† naviguer au-del√† de l'une des principales fronti√®res du syst√®me solaire, l'h√©liosph√®re.

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

Voyager 1 doit √† une chance inou√Įe la possibilit√© de t√©moigner de ces ph√©nom√®nes. Car, dans les ann√©es 1970, ses concepteurs ignoraient tout de la direction du Soleil par rapport √† la Voie lact√©e. De ricochet en ricochet autour des plan√®tes visit√©es, le hasard a voulu que la sonde quitte le syst√®me solaire par l'avant, vers le nez que forme l'h√©liosph√®re en rencontrant la r√©sistance du milieu interstellaire.

Le 15 ao√Ľt 2006, Voyager 1 a d√©pass√© la barri√®re symbolique des 100 UA de distance par rapport au Soleil, soit 15 milliards de km.

De son cot√©, Voyager 2 a franchi le choc terminal le 30 ao√Ľt 2007. La sonde √©tait alors situ√©e √† environ 84 UA du Soleil[4].

Deux bouteilles dans l'infini

Article d√©taill√© : Voyager Golden Record.
Le disque de Voyager 2

Au travers des sondes Voyager, l'humanité tout entière est en route vers les étoiles. Ambassadeurs interstellaires, ces deux engins ont à leur bord un message à destination d'autres êtres doués d'intelligence. La NASA avait débuté l'expérience avec les sondes Pioneer 10 et 11, parties respectivement en 1972 et 1973, qui emportaient une simple plaque gravée représentant un homme et une femme nus, le système solaire et la position de celui-ci.

Cinq ans plus tard, le concept ‚ÄĒ toujours tr√®s optimiste √©tant donn√© la faible probabilit√© que les sondes soient un jour intercept√©es par une autre civilisation ‚ÄĒ √©tait nettement am√©lior√© et le contenu du message plus ambitieux et riche. Chaque Voyager renferme un disque de cuivre plaqu√© or ainsi qu'une cellule et une aiguille pour le lire. Le mode d'emploi se trouve sur la jaquette en aluminium du disque.

Celui-ci contient une s√©rie de 116 images. La liste commence par un cercle, la position de notre √©toile, la d√©finition des chiffres et des unit√©s employ√©es en physique et quelques param√®tres sur le syst√®me solaire. Reflet des ignorances de l'√©poque, Pluton y appara√ģt comme plus grosse que la Terre, alors que l'on sait d√©sormais qu'elle est plus petite, et n'est plus consid√©r√©e comme √©tant une plan√®te, mais une plan√®te-naine.

Suivent plusieurs planches anatomiques dont une tentative d'explication de la reproduction humaine, enfin plusieurs dizaines de photographies d'hommes, d'animaux, de v√©g√©taux, de paysages et de constructions humaines o√Ļ se c√ītoient p√™le-m√™le une femme allaitant son enfant, des dauphins, une classe d'√©cole, l'immeuble de l'Organisation des Nations unies √† New York (de jour et de nuit...), un astronaute flottant dans l'espace ressemblant √©trangement, avec son cordon ombilical, √† la silhouette de fŇďtus figurant elle aussi sur la liste. Le tout s'ach√®ve par la photographie d'un violon surmontant la partition d'un quatuor √† cordes de Beethoven. Ce m√™me quatuor conclut la liste des vingt-sept morceaux musicaux enregistr√©s sur le disque. Trois extraits de Bach et un de Mozart, un chant initiatique pour les jeunes filles pygm√©es, des chŇďurs g√©orgiens, et ¬ę Johnny B. Goode ¬Ľ de Chuck Berry.

M√™me si la lecture de ce catalogue peut parfois pr√™ter √† sourire, on imagine que le comit√© de s√©lection, pr√©sid√© par l'astrophysicien Carl Sagan, a eu bien du mal √† faire son choix. Le disque comporte aussi les salutations des Terriens en cinquante-cinq langues, un message du pr√©sident am√©ricain Jimmy Carter, un autre du secr√©taire g√©n√©ral des Nations unies, Kurt Waldheim, ainsi que les murmures et grondements de notre plan√®te : pluie, vent, tonnerre, feu, grenouilles, oiseaux, tracteur, d√©collage d'une fus√©e, bruits de pas, battements de cŇďur, rires, vagissements de b√©b√©, etc.

¬ę Nous avons enregistr√© des sons qu'on aurait pu entendre aux premiers √Ęges de notre plan√®te, avant l'apparition de la vie, puis des sons √©voquant l'√©volution de l'esp√®ce humaine jusqu'aux plus r√©cents d√©veloppements de notre technologie ¬Ľ, expliquait Carl Sagan, mort en 1996. ¬ę C'est un message d'amour, poursuivait-il, que nous lan√ßons dans la profonde immensit√©. Il restera sans doute en grande partie ind√©chiffr√©, mais nous le transmettons cependant, parce qu'il est important d'essayer ¬Ľ. Dans 40 000 ans, l'une des minuscules bouteilles √† la mer cosmique que sont les deux Voyager s'approchera de sa premi√®re √©toile.

Référence

Source

Cet article, ou une version plus ancienne de cet article, s'inspire de l'article ¬ę 25 ans dans l'espace : le fabuleux destin des sondes Voyager ¬Ľ de l'encyclop√©die libre .v.u.l.g.u.m.

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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Sondes Voyager de Wikipédia en français (auteurs)

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