Les sondes Pioneer 10 et 11, les sondes Voyager 1 et 2 et leur exceptionnelle longévité

Le programme Voyager a été conçu pour aller explorer les planètes les plus éloignées du système solaire, mis en place dans les années 70 par la NASA, et en bénéficiant de 2 éléments importants : utiliser l’assistance gravitationnelle (en se servant de l’attraction d’une autre planète ou corps céleste pour que la sonde puisse rebondir dans la direction souhaitée et à la vitesse souhaitée tout en facilitant l’économie de carburant qui aurait normalement dû être utilisé) et une conjonction des planètes visées sur la période d’exploration des sondes, permettant ainsi qu’il y ait relativement très peu d’écart de temps de visite d’une planète à l’autre.

(Maquette d’une sonde Voyager)

D’autres sondes, les Pioneer 10 et 11, lancées en 1972 (P10) et 1973 (P11) les ont précédées, plus légères en poids (250 kg chacune en moyenne) avec des instruments scientifiques encore un peu rudimentaires, mais P10 a pu survoler Jupiter pour la première fois et P11, en plus de Jupiter, a été la première à survoler Saturne. Les 2 sondes Pioneer sont désormais muettes depuis 2003 (P10) et 1995 (P11) mais continuent leur course aux confins du système solaire… Tout en n’étant pas les plus éloignées du système solaire en raison de leur vitesse de trajectoire, malgré leurs lancements antérieurs à ceux des sondes Voyager !!!

    

(Jupiter, Callisto, Ganymède)

    

(Saturne, Titan, Dioné)

  

(Uranus, Neptune)

Les 2 sondes Voyager vont donc pouvoir explorer, outre Jupiter et Saturne, Uranus et Neptune, du moins pour Voyager 2 (seule sonde aujourd’hui à avoir découvert ces 2 dernières planètes). Les 2 sondes sont quasi identiques, transportent davantage de matériel scientifique que les Pioneer et celui-ci est plus amélioré, ce qui les rend plus lourdes (plus de 800 kg chacune), et ce bien que leur apparence extérieure puisse au premier abord entraîner des confusions de ressemblance avec les Pioneer.
Les instruments scientifiques sont plusieurs spectromètres, des détecteurs de particules et de rayons cosmiques, magnétomètres, photopolarimètres, caméras… L’éloignement du Soleil ne permettant plus au bout de plusieurs années d’assurer le fonctionnement des sondes si elles avaient été dotées de panneaux solaires, ceux-ci ont été remplacés par un générateur thermoélectrique à radioisotope au plutonium. De même pour les télécommunications, la taille de l’antenne parabolique centrale est immense pour parer aux difficultés de l’éloignement et émettre ou recevoir avec suffisamment de puissance. Censées fonctionner pendant au moins 5 ans, elles fonctionnent encore très bien plus de 40 ans après leur lancement, au-delà de toute espérance, un record de longévité encore jamais égalé à ce jour !

Voyager 2 est lancée avant Voyager 1. Voyager 2 décolle le 20 Août 1977 et sa jumelle Voyager 1 le 5 Septembre 1977, grâce à des fusées Titan III Centaur.
Les découvertes concernant les planètes gazeuses voisines sont étonnantes : de nouveaux satellites, une structure mieux détaillée des satellites galiléens (appelés ainsi car découverts par l’astronome Galilée : Io, Europe, Ganymède et Callisto), et découverte d’anneaux sur les planètes gazeuses lointaines, Uranus et Neptune, découverte de leurs satellites…
Voyager 1 survole Jupiter en Mars 1979, Saturne en Novembre 1980, Voyager 2 survole Jupiter en Juillet 1979 et Saturne en Août 1981, puis Uranus en Janvier 1986 et Neptune en Août 1989. En prévision de cela, et s’attendant à ce que les signaux radios reçus soient plus faibles à ce stade d’exploration, le réseau du Deep Space Network (DSN) améliore ses antennes paraboliques principales en puissance mais aussi en diamètre : elles passent de 64 à 70 mètres chacune à Madrid, Camberra (Australie) et Goldstone (Californie/Etats-Unis), en 1987.
Si les caméras de Voyager 2 sont désactivées quelques mois après le passage vers Neptune, celles de Voyager 1 réalisent juste avant leur propre exctinction une dernière « photo de famille » où apparaissent presque toutes les planètes du système solaire (en fait un ensemble de photos qui donnent cet étonnant unique portrait après groupage informatique).

 

 

Et c’est en Février 1998 que Voyager 1 dépasse Pionner 10, en distance de la Terre, étant plus rapide malgré son lancement plus tardif. Voyager 1 franchit le « choc terminal » en Décembre 2004 et Voyager 2 en Août 2007, et Voyager 1 franchit l’héliopause entre Août 2012 et Avril 2013, une éjection de masse coronale solaire qui « rebondit » sur la zone traversée par la sonde et permet au spectromètre d’en mesurer l’intensité, celle-ci s’étant révélée 40 fois supérieure aux mesures habituelles pendant cette période.
En Août 2018, les 2 sondes fonctionnent toujours et communiquent régulièrement, en témoignent les antennes du DSN ! Le temps d’envoi ou de réception du signal entre Voyager 1 et le DSN est de presque 39 heures, 32 heures pour Voyager 2. On estime que les sondes ne tiendront pas jusqu’à 50 ans malgré tout, car le générateur thermoélectrique à radioisotope sera épuisé d’ici là, mais pour faciliter cette longévité à laquelle on ne s’attendait pas, 75% environ des instruments scientifiques ont été désactivés, pour limiter la consommation d’énergie, mais certains ont été laissés en fonctionnement, afin de pouvoir étudier le « choc terminal », l’héliopause, puis l’espace interstellaire. Ensuite, et bien qu’elles deviennent muettes à jamais d’ici-là, Voyager 1 devrait frôler l’étoile AC793888 dans la constellation de la Girafe dans environ 40000 ans, et Voyager 2 devrait atteindre l’étoile Sirius dans près de… 300000 ans ! Et Voyager 1 est à ce jour l’objet humain le plus éloigné de la Terre, les trajectoires des Pioneer étant toujours surveillées malgré leur mutisme et permettant de faire des comparaisons approximatives des distances de chaque sonde. Les 4 propulseurs de Voyager 1 ont été rallumés en décembre 2017, au bout de 37 ans et avec succès afin de rallonger encore la durée de vie de la sonde et garder son antenne orientée vers la Terre.
Et pour finir, les sondes Voyager apportent un « cadeau » aux éventuelles formes d’intelligence susceptibles d’être rencontrées, à l’initiative du célèbre et regretté astrophysicien Carl Sagan : un disque en cuivre large de 30 cm sur lequel des informations de natures et de formats divers sont gravées (116 photos de paysages terrestres, un schéma montrant le système solaire et indiquant la Terre, quelques indications numériques, des sons tels que des cris d’animaux et le mot « Bonjour » prononcé en 56 langues et 27 morceaux de musique…) avec une pointe en saphir pour les lire et sur l’autre face du disque, des instructions visuelles pour son utilisation. Les sondes Pioneer avaient emporté, plus modestement, une plaque métallique avec des schémas et dessins gravés : une homme et une femme nus (l’homme salue, mais il s’agit surtout de montrer la main en détail), l’atome d’hydrogène représenté en transition hyperfine, le système solaire et la sonde avec indication de sa provenance et donc de la Terre, les 14 pulsars et la position approximative du Soleil. Carl Sagan en avait déjà été l’initiateur.
D’autres sondes de plus en plus perfectionnées telles que Galileo, Juno, Cassini… ont été lancées depuis avec réussite et ont pu encore mieux étudier Jupiter, Saturne, leurs structures, leurs anneaux (Voyager 1 a découvert que Jupiter en a aussi, plus modestement que Saturne) et leurs satellites, voire en découvrir encore d’autres, et New Horizons, 5ème sonde la plus éloignée du Soleil, a découvert Pluton, rétrogradée entre-temps en planète naine.
Souhaitons à nos sondes Voyager encore quelques belles années !

Sondes Voyager (Français)

Sondes Voyager NASA (Anglais)

Sondes Pioneer (Allemand)

Sondes Pioneer NASA (Anglais)

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