Les Voyager 1 et 2

	Jupiter vu par Voyager 2. NASA/JPL

Les missions Voyager 1 et 2 suivaient les traces des missions Pioneer dans le monde des géantes gazeuses. Il se trouvait qu'à la fin des années 1970 et au début des années 1980, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune allaient se trouver dans une configuration -qui n'a lieu que tous les 175 ans- qui allait permettre, par le biais de modifications de trajectoire assistées par gravité, de visiter ces quatre planètes en un minimum de temps et avec un minimum de carburant. Le coût des vaisseaux qui devaient être utilisés pour cette mission fut cependant jugé trop élevé et le résultat fut, qu'à la place, on transforma les deux dernières missions de la série des Mariner -Mariner 11 et 12- en les missions Voyager 1 et Voyager 2. Ces deux missions n'avaient plus pour but qu'une étude rapprochée de Jupiter et de Saturne et de leurs lunes principales, Io et Titan. La trajectoire de Voyager 2, cependant, préservait la possibilité de continuer jusqu'à Uranus et Neptune. Les deux missions étaient prévues pour 5 ans. En fait, les évènements firent que les missions Voyager se transformèrent en un voyage de 12 ans dans le monde des planètes géantes, de leurs 48 satellites et de leur environnement. Ce voyage de 12 ans révolutionna la planétologie par le biais d'un flot de données que l'on n'avait jamais vu jusque là! Ce sont ces missions, par exemple, qui apportèrent les premières vues de la surface de Io ou qui confirmèrent, découvrirent ou virent pour la première fois les anneaux de Jupiter, Uranus et Neptune. Le "Grand Tour" du système solaire de Voyager 2 allait requérir que la sonde passât à travers l'anneau extérieur de Saturne de sorte à passer suffisamment près pour utiliser la force gravitationnelle de la planète pour atteindre Uranus. Par ailleurs, on savait, depuis les missions Pioneer 10 et 11 que la ceinture des astéroïdes pouvait se franchir sans problèmes. Par contre on ne savait pas, alors, comment étaient faits les anneaux de Saturne: il fallait que le matériau des anneaux -qu'on savait majoritairement composés de glace d'eau- devait, en moyenne, être plus petit, dans ses composants qu'1mm (il n'endommagerait pas les vaisseaux), ou plus grand qu'1cm (il serait suffisamment espacé pour permettre le passage de ceux-ci). Entre les deux, un impact mortel pouvait survenir. On utilisa alors la mission Pioneer 11 que l'on fit passer dans l'anneau extérieur de façon à apprécier l'état des choses. Les 11 instruments du Voyager 1, concernant Jupiter, étaient: un système de prise d'image (un appareil longue-focale, un appareil courte-focale), un système radio pour déterminer les propriétés physiques de la planète, un spectromètre-interféromètre dans l'infrarouge pour étudier les équilibres d'énergie et l'atmosphère, un spectromètre dans l'ultraviolet pour étudier les propriétés de l'atmosphère, un magnétomètre pour étudier le champ magnétique et son interaction avec le vent solaire, un spectromètre à plasma pour étudier à l'échelle microscopique les propriétés des ions du plasma, un système à particules à basse énergie pour mesure les flux et les distributions des ions, un système de détection des rayons cosmiques pour déterminer leur origine et leur comportement, un système de radio-astronomie planétaire pour étudier les émissions radio de Jupiter, un photopolarimètre pour mesurer la composition de surface et, enfin, un système à onde plasma pour étudier la magnétosphère

	Saturne vu par Voyager 2. NASA/JPL

Le décollage de Voyager 2 de Cape Kennedy (aujourd'hui le "Kennedy Space Center") eut lieu le 20 août 1977. Le vaisseau décolla sur une Titan-Centaur. Voyager 1 décolla en seconde position le 5 septembre 1977. Voyager 1 se trouvait cependant sur une trajectoire plus courte et plus rapide et il arriva à Jupiter le 5 mars 1979 et à Saturne le 12 novembre 1980. Voyager 2 n'arriva à Jupiter que le 9 juillet 1979 et à Saturne le 25 août 1981. La trajectoire de Voyager 1 avait été conçue pour atteindre Titan et il fallut, pour atteindre cette cible d'intérêt, de plus, élever la sonde au-dessus de plan de l'écliptique. Sa mission planétaire s'arrêta donc là. Lors de son passage à Saturne, Voyager 1 découvrit une abondance de données concernant la planète et ses satellites. A Saturne, les Voyager découvrirent une grande variété dans les satellites de la planètes, toutes étant formées de glace et ayant connu ou connaissant encore une activité géologique. Alors qu'en 1944, l'astronome américain Gerard Kuiper -qui a donné son nom à la ceinture de Kuiper- avait découvert que Titan possédait une atmosphère contenant du méthane, les observations des Voyager montrèrent que cette atmosphère épaisse était surtout composée d'azote avec un peu de méthane et de plus petites quantités d'autres hydrocarbones complexes (éthane, propane, acétylène). Aucun autre satellite n'a une atmosphère dense. Trois nouveaux satellites furent découverts: Pandore et Atlas (qui contreignent l'anneau F) et Atlas (anneau A). Il existait aussi des divisions inconnue dans les anneaux, certaines dues à des satellites y circulant. Les Voyager virent aussi la structure hexagonal immense des nuages du pôle nord et que l'atmosphère supérieure de Saturne comprenait 7% d'hélium et que le reste était surtout de l'hydrogène, découverte qui fut due au fait qu'on observa que cette composition de l'atmosphère avait comme conséquence que Saturne émettait plus de chaleur qu'elle n'en recevait du Soleil. Voyager 1 découvrit aussi l'anneau G. Depuis lors et malgré les avancées qu'a apportées la mission plus récente Cassini, des mystères sont encore irrésolus dans le monde de Saturne: ainsi, la durée exacte du jour de la planète aux anneaux ou l'origine des anneaux. Par contre, Voyager 2, dès son approche de Saturne, fut dirigé sur un point de survol qui était conçu de telle sorte qu'il allait ensuite l'envoyer en direction d'Uranus. Une fois le passage à Saturne effectué, la mission Voyager 2 fut officiellement étendue et la sonde eut désormais pour buts officiels Uranus et Neptune; le passage à Uranus fut conçu de telle sorte que le vaisseau recevrait une assistance gravitationnelle pour l'aider à atteindre Neptune. Dans le même temps, le statut de Voyager 1 comme sonde d'étude du milieu interplanétaire -du fait de sa trajectoire- fut officiellement reconnu. L'ensemble des deux missions Voyager devint ainsi la "mission Voyager Neptune-espace interstellaire" ("Voyager Neptune Interstellar Mission"). Voyager 2 arriva à Uranus le 24 janvier 1986. C'était le premier vaisseau à jamais atteindre ce monde lointain. Puis Voyager 2 arriva à Neptune (25 août 1989). Là aussi, le vaisseau était le premier à arriver dans ces parages; on avait programmé la sonde de façon précise pour qu'elle atteint la planète par son pôle nord et des spécialistes de la météorologie planétaire avaient pu conseiller de pointer les appareils de prise de vue sur tel ou tel endroit précis. Neptune apparut nettement le 25 août 1989 (au milieu de la nuit heure du JPL à Pasadena, en Californie). Voyager 2 commença d'observer Neptune le 5 juin 1989 depuis une distance de 117 millions de km et, même à cette distance, les images étaient déjà 4 fois plus nettes que celles obtenues depuis les télescopes terrestres. Plus de 9000 images furent renvoyées de la planète, ses anneaux et ses satellites. Du fait de la grande distance de Neptune d'avec le Soleil, les ingénieurs de vol firent des changements aux techniques d'imagerie pour tenir compte de niveaux de lumière de 3% seulement de ce qu'ils avaient été à Jupiter; ils programmèrent aussi des techniques de compensation du mouvement pour l'ordinateur de bord maintînt des images nettes malgré l'allongement des expositions couplé à la vitesse du vaisseau. La NASA améliora aussi les antennes du Deep Space Network, passant certaines de ses antennes à 70m (230 pieds). L'équipe de la mission, alors, arrivait en des lieux du système solaire où jamais personne n'était encore allé. Ensuite, la trajectoire de Voyager 2 fut alors modifiée et la sonde amenée sous l'écliptique et cette modification de trajectoire par gravité permit aussi au vaisseau de passer à Triton, l'un des satellites de Neptune. Elle se dirigea dès lors aussi vers le milieu interplanétaire puis les étoiles. Les missions Voyager furent de nouveau renommées: elles devinrent la "mission Voyager interstellaire" ("Voyager Interstellar Mission"). Les deux vaisseaux avaient été mis à jour avec succès par le biais d'une re-programmation à distance de leurs ordinateurs de bord. C'est le 14 février 1990, le jour de la St-Valentin, que Voyager 1 envoya son célèbre portrait de famille du système solaire, cette image qui montre l'ensemble des planètes du système solaire. Ce devait être, d'ailleurs, la dernière image du vaisseau, ses caméras étant éteintes peu de temps après cette image

Uranus vu par Voyager 2. NASA/JPL

Les deux Voyager n'en continuèrent pas moins leur voyage pendant les années 1990. Ce sont elles, qui, maintenant, comme les missions Pioneer 10 et 11, ont atteint les limites du système solaire. Pioneer 10 et 11 ne font plus de recherche scientifique ni ne peuvent être contactés alors que les Voyager 1 et 2 sont encore des missions actives. Les deux vaisseaux sont programmés pour étudier les frontières du système solaire. Ils vont ainsi pouvoir encore travailler pendant 20 ou 30 ans et les communications seront maintenues tant que leurs générateurs à radio-isotopes fourniront de l'énergie; les ingénieurs s'attendent à ce que chacun des vaisseaux continue à voir fonctionner au moins un instrument scientifique jusque vers 2025. Voyager 1 voyage à un angle de 35° par rapport à l'écliptique et on pense qu'il a atteint en 2003 une région de l'héliosphère que l'on appelle le "front de terminaison" ("termination shock"). Fin 2011, le vaisseau avait atteint une distance de 11 milliards de km (17 milliards de miles) du Soleil et se préparait à passer dans l'espace interstellaire; il a atteint 21 milliards de kilomètres (13 milliards de miles) en 2017. Voyager 2, qui voyage en-dessous de l'écliptique, à un angle négatif de 48° avait atteint 17,7 milliards de km (11 milliards de miles) en 2017 et il atteindra l'espace interstellaire dans les années qui viennent. Une horloge, au JPL, affiche la position des deux missions. Les deux Voyagers étant alimentés en énergie par une source au plutonium 238, cela devrait permettre à leurs systèmes de fonctionner au moins jusqu'en 2020. En novembre 2011, on a envoyé des commandes à Voyager 2 lui ordonnant de passer sur son jeu de thrusters de secours pour contrôler le mouvement en roulis, aux fins de réduire la quantité de puissance électrique qui est requise pour réchauffer la ligne de carburant et d'utiliser des thrusters encore neufs. Chaque voyager possédait 6 ensembles de 2 thrusters, dont trois ensembles de fonction et trois ensembles de secours. Le Voyager 2 utilisait déjà les paires de secours pour le tangage et le dérapage. Bien que la puissance disponible du vaisseau continue de décliner lentement, on pense qu'il pourra encore être opérationnel pendant encore une décennie. Son jumeau, le vaisseau Voyager 1 était passé sur ses trois jeux de thrusters de secours en 2004. Les membres de l'équipe estiment qu'ils devront éteindre le dernier instrument scientifique en 2030. La technologie des Voyager, par ailleurs, date de quelques générations et il faut une expérience en termes de design des années 1970 pour comprendre le fonctionnement des vaisseaux et savoir quelles mises à jour peuvent être réalisées pour leur permettre de continuer de fontionner. Le Voyager 1 a traversé l'héliopause et est entré dans l'espace interstellaire en août 2012. Ensuite, les Voyager deviendront des ambassadeurs silencieux de la Terre à destination des étoiles. Comme Voyager 1 et Voyager 2 sont sur une trajectoire qui finira par les mener jusqu'aux étoiles, les deux vaisseaux Voyager emportent un message à destination de toute civilisation intelligente qu'ils pourraient rencontrer. Un disque contient des sons, des images de la vie sur Terre et des images des différentes cultures de la Terre. Le contenu du disque avait été conçu par un comité qui était présidé par Carl Sagan. Chacun de ce qu'on appelle, en anglais, des "Golden Records" ("enregistrements sur or"), sont, effectivement des enregistrements sur des disques microsillons en cuivre recouverts d'or. Ils contiennent 118 photographies de la Terre, 90 mn des plus grandes musiques de l'histoire, un essai audio dit "Les sons de la Terre", qui a enregistré des sons très divers, depuis le bruit de sources de boue à des aboiements de chien ou au décollage d'une Saturne V. Les disques portent aussi une salutation en 55 langues -et dans le language des baleines ainsi que les ondes cérébrales d'une jeune fille amoureuse et les salutations du Secrétaire Général de l'ONU. Chaque disque est protégé par une pochette d'aluminium qui est prévue pour durer 72000 ans et qui contient les instructions pour lire le contenu. Les Voyager ont également pris pied dans la culture: on les retrouve dans des films, des épisodes de séries TV et ils ont inspiré une oeuvre musicale et une chanson. Un message, choisi après un concours ("Nous vous offrons l'amitié par-delà les étoiles; vous n'êtes pas seuls"), à d'éventuels extraterrestres a été envoyé par la NASA au Voyager 1 à l'occasion du 40ème anniversaire de son lancement. Le message a été envoyé par le Captain Kirk de la série Star Trek et cette émission en boucle accompagnera désormais aussi le vaisseau. Les Voyager ne parviendront à quelques années-lumière d'une étoile que d'ici 40000 ans. Les missions Voyager, ainsi, purent, finalement, non seulement réaliser ce "grand tour", tentant, des planètes géantes du système solaire mais elles devinrent, de plus, des missions destinées à quitter le système solaire. Avec environ 41 ans de vie en 2018, les deux Voyagers sont devenus les missions les plus longues de la NASA. Chaque Voyageur pourrait durer des milliards d'années

Neptune vu par Voyager 2. NASA/JPL

un des Golden Records emportés par les Voyager à destination d'intelligences extra-terrestres. NASA/JPL