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Les FA-BU-LEUSES missions scientifiques des sondes Voyager

par Revue de presse

Je n’ai pas de mots assez forts, de stylos assez gros, de trompettes puissantes pour exalter et faire résonner enthousiasme, admiration et émerveillement en évoquant cet exploit scientifique unique, à savoir l’accomplissement des sondes Voyager envoyées dans l’espace par la NASA en 1977 et qui continuent aujourd’hui encore à transmettre des informations. S’il était besoin de matériel pédagogique de vulgarisation scientifique pour nos enseignants pour susciter la curiosité et l’intérêt de leurs élèves (voire de leurs étudiants bien entendu), pour la connaissance de l’espace et de l’astrophysique, il ne fait pas le moindre doute que cette épopée scientifique servirait leurs desseins.

En quelques mots des plus simples, un objet scientifique d’exploration spatial envoyé par l’homme dans l’espace est sorti du système solaire et continue (c’est proprement ahurissant), de transmettre des résultats d’observations. Précisons que l’on parle là de distances en termes de milliards de kilomètres ( cliquer). Quand on aime, bien entendu l’on ne compte pas !

L’article que nous avons traduit et mis à disposition dans nos colonnes a été publié dans la revue SciTechDaily et rédigé par les chercheurs du Jet Propulsion Laboratory.

La curiosité, le savoir, l’intelligence sont avant tout une dynamique, une énergie en mouvement. Regarder les étoiles comme les Assyriens ou la lune comme Cyrano, c’est élever sa conscience vers le seul divin qui existe, celui qui transcende l’humain et le dégage de sa temporalité. La Science est l’art absolu.

Pierre-Alain Lévy


Lancées en 1977, lesdeux sondes jumelles Voyager de la NASA ont inspiré le monde entier par leurs visites pionnières de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Leur voyage se poursuit 45 ans plus tard, alors que les deux sondes explorent l’espace interstellaire, la région située en dehors de l’héliosphère protectrice créée par notre Soleil. Des chercheurs – dont certains sont plus jeunes que les sondes – utilisent maintenant les données de Voyager pour résoudre les mystères de notre système solaire et au-delà.

Les sondes jumelles Voyager de la NASA sont devenues, à bien des égards, des capsules temporelles de leur époque : Elles transportent chacune un lecteur de bande huit pistes pour enregistrer les données, elles transmettent les données environ 38 000 fois plus lentement qu’une connexion internet 5G et elles ont environ 3 millions de fois moins de mémoire que les téléphones portables modernes.

Malgré cela, les Voyager restent à la pointe de l’exploration spatiale. Gérées et exploitées par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Californie du Sud, elles sont les seules sondes à avoir jamais exploré l’espace interstellaire – l’océan galactique que traversent notre Soleil et ses planètes.

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Cette image d’archive prise au Jet Propulsion Laboratory de la NASA le 23 mars 1977 montre les ingénieurs préparant le vaisseau spatial Voyager 2 avant son lancement plus tard dans l’année. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Le Soleil et les planètes résident dans l’héliosphère (cliquer), une bulle protectrice créée par le champ magnétique du Soleil et le flux sortant du vent solaire (particules chargées provenant du Soleil). Les scientifiques – dont certains sont plus jeunes que les deux vaisseaux spatiaux distants – combinent les observations de Voyager avec les données de missions plus récentes pour obtenir une image plus complète de notre Soleil et de la façon dont l’héliosphère interagit avec l’espace interstellaire.

Olécio partenaire de Wukali
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Cette photo d’archives montre des ingénieurs travaillant sur des tests de vibration, d’acoustique et de chocs pyrotechniques sur la sonde Voyager de la NASA, le 18 novembre 1976. Crédit : NASA/JPL-Caltech

« La flotte de missions héliophysiques fournit des informations inestimables sur notre Soleil, qu’il s’agisse de la compréhension de la couronne ou de la partie la plus externe de l’atmosphère du Soleil, ou de l’examen des impacts du Soleil dans l’ensemble du système solaire, y compris ici sur Terre, dans notre atmosphère, et jusque dans l’espace interstellaire », a déclaré Nicola Fox, directeur de la division héliophysique au siège de la NASA à Washington. « Au cours des 45 dernières années, les missions Voyager ont joué un rôle essentiel dans l’acquisition de ces connaissances et ont contribué à modifier notre compréhension du Soleil et de son influence comme aucun autre engin spatial ne peut le faire. »

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Cette image met en évidence le chargement spécial à bord du vaisseau spatial Voyager de la NASA : le disque d’or. Chacun des deux vaisseaux spatiaux Voyager lancés en 1977 transporte un disque phonographique plaqué or de 12 pouces contenant des images et des sons de la Terre. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Les sondes Voyager sont également des ambassadeurs de l’humanité, chacune d’entre elles transportant un disque doré contenant des images de la vie sur Terre, des diagrammes des principes scientifiques de base et des enregistrements audio comprenant des sons de la nature, des salutations en plusieurs langues et de la musique. Les disques dorés servent de « message dans une bouteille » cosmique pour toute personne susceptible de rencontrer les sondes spatiales. Au rythme où l’or se désintègre dans l’espace et est érodé par le rayonnement cosmique, les disques dureront plus d’un milliard d’années.

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Cette image couleur traitée de Jupiter a été produite en 1990 par l’U.S. Geological Survey à partir d’une image de Voyager capturée en 1979. Des zones de nuages ascendants de couleur claire alternent avec des bandes de nuages descendants de couleur sombre. Crédit : NASA/JPL/USGS

Au-delà des attentes

Voyager 2 a été lancée le 20 août 1977, rapidement suivie par Voyager 1 le 5 septembre. Les deux sondes se sont dirigées vers Jupiter et Saturne, Voyager 1 se déplaçant plus rapidement et les atteignant en premier. Ensemble, les sondes ont permis d’en apprendre beaucoup sur les deux plus grandes planètes du système solaire et leurs lunes. Voyager 2 est également devenu le premier et le seul vaisseau spatial à s’approcher d’Uranus (en 1986) et de Neptune (en 1989), offrant à l’humanité des vues remarquables de ces mondes lointains.

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Cette photo de Jupiter a été prise par Voyager 1 de la NASA le soir du 1er mars 1979, à une distance de 4,3 millions de kilomètres (2,7 millions de miles). La photo montre la Grande Tache Rouge de Jupiter (en haut) et l’un des ovales blancs. Crédit : NASA/JPL


Pendant que Voyager 2 effectuait ces survols, Voyager 1 se dirigeait vers la limite de l’héliosphère. En sortant de celle-ci en 2012, Voyager 1 a découvert que l’héliosphère bloque 70 % des rayons cosmiques, ou particules énergétiques créées par l’explosion d’étoiles. Voyager 2, après avoir terminé ses explorations planétaires, a continué jusqu’à la limite de l’héliosphère, dont il est sorti en 2018. Les données combinées des deux sondes dans cette région ont remis en question les théories précédentes sur la forme exacte de l’héliosphère.

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La sonde Voyager 1 de la NASA a acquis cette image d’une explosion volcanique sur Io le 4 mars 1979, environ 11 heures avant l’approche la plus proche de la lune de Jupiter. Crédit : NASA/JPL

« Aujourd’hui, alors que les deux Voyager explorent l’espace interstellaire, ils fournissent à l’humanité des observations de territoires inexplorés« , a déclaré Linda Spilker, scientifique adjointe du projet Voyager au JPL. « C’est la première fois que nous sommes en mesure d’étudier directement comment une étoile, notre Soleil, interagit avec les particules et les champs magnétiques à l’extérieur de notre héliosphère, ce qui aide les scientifiques à comprendre le voisinage local entre les étoiles, bouleverse certaines théories sur cette région et fournit des informations clés pour les missions futures.« 

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Cette image approximative en couleurs naturelles prise par Voyager 2 de la NASA montre Saturne, ses anneaux et quatre de ses satellites glacés. Trois satellites, Téthys, Dione et Rhéa, sont visibles dans l’obscurité de l’espace. Crédit : NASA/JPL/USGS

Le long voyage

Au fil des ans, l’équipe de Voyager s’est habituée à relever les défis liés à l’exploitation d’un vaisseau spatial aussi mature, faisant parfois appel à l’expertise de collègues retraités ou fouillant dans des documents écrits il y a plusieurs décennies.

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L’atmosphère verte-bleue de Neptune apparaît plus détaillée que jamais sur cette image de Voyager 2 de la NASA, alors que la sonde s’approchait rapidement de la planète géante en août 1989. Crédit : NASA/JPL
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Cette image, prise par Voyager 2 de la NASA tôt dans la matinée du 23 août 1989, est une image en fausses couleurs de Triton, le plus grand satellite de Neptune ; des marbrures sont présentes dans l’hémisphère sud très lumineux. Crédit : NASA/JPL

Chaque Voyager est alimenté par un générateur thermoélectrique à radio-isotopes contenant du plutonium, qui dégage de la chaleur qui est convertie en électricité. Au fur et à mesure que le plutonium se désintègre, la production de chaleur diminue et les Voyager perdent de l’électricité. Pour compenser, l’équipe a éteint tous les systèmes non essentiels et certains systèmes considérés autrefois comme essentiels, notamment les appareils de chauffage qui protègent les instruments encore opérationnels des températures glaciales de l’espace. Les cinq instruments dont les chauffages ont été éteints depuis 2019 fonctionnent toujours, malgré des températures bien inférieures aux températures les plus basses auxquelles ils ont été testés.

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Cette illustration a été réalisée pour marquer l’entrée de Voyager 1 dans l’espace interstellaire en 2012. Il met en perspective les distances du système solaire, avec la barre d’échelle en unités astronomiques et chaque distance fixée au-delà de 1 UA (la distance moyenne entre le Soleil et la Terre) représentant 10 fois la distance précédente. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Récemment, Voyager 1 a commencé à rencontrer un problème qui a brouillé les informations d’état de l’un de ses systèmes embarqués. Malgré cela, le système et le vaisseau spatial continuent de fonctionner normalement, ce qui suggère que le problème se situe au niveau de la production des données d’état, et non du système lui-même. La sonde continue à envoyer des observations scientifiques pendant que l’équipe d’ingénieurs tente de résoudre le problème ou de trouver un moyen de le contourner.

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Ce graphique met en évidence certaines des principales réalisations de la mission Voyager. Crédit : NASA/JPL-Caltech

« Les Voyager ont continué à faire des découvertes étonnantes, inspirant une nouvelle génération de scientifiques et d’ingénieurs« , a déclaré Suzanne Dodd, chef de projet pour Voyager au JPL. « Nous ne savons pas combien de temps la mission va se poursuivre, mais nous pouvons être sûrs que les vaisseaux spatiaux nous réservent encore plus de surprises scientifiques à mesure qu’ils s’éloignent de la Terre.« 

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Ce graphique présente certaines des statistiques clés de la mission en 2018, lorsque la sonde Voyager 2 de la NASA est sortie de l’héliosphère. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Plus d’informations sur la mission

Une division de Caltech à Pasadena, le JPL a construit et exploite les vaisseaux spatiaux Voyager. Les missions Voyager font partie de l’observatoire du système héliophysique de la NASA, parrainé par la division héliophysique du Science Mission Directorate à Washington.

Lancement de Voyager 2. 20/08/1977

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Illustration de l’entête : Cette représentation d’artiste montre le vaisseau spatial Voyager de la NASA.

Sur la perche à droite, on peut voir l’instrument de la science des rayons cosmiques, le détecteur de particules chargées à basse énergie, le spectromètre et radiomètre infrarouge, le spectromètre ultraviolet, le photopolarimètre et les caméras grand angle et petit angle. Le carré gris clair est une plaque d’étalonnage optique pour les instruments. Le disque d’or, qui contient les images et les sons de la Terre, est le cercle jaune sur le corps principal du vaisseau spatial. La parabole est l’antenne à haut gain de l’engin spatial pour les communications avec la Terre. La perche du magnétomètre s’étend en haut à gauche. Les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes, la source d’énergie de Voyager, sont visibles en bas à gauche. Les deux longues et fines tiges qui s’étendent vers la gauche sont des antennes utilisées par l’instrument Plasma Wave. L’instrument de radio planétaire utilisait également ces antennes lorsqu’il était allumé. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Lancées en 1977, les deux sondes Voyager sont la mission la plus ancienne de la NASA et les seuls engins spatiaux à avoir exploré l’espace interstellaire.

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