Le programme «Voyager» de la NASA fête ses 40 ans

Le programme «Voyager» de la NASA fête ses 40 ans

Lancées en aout et septembre 1977, les deux sondes Voyager sont toujours en activité et envoient des données vers la Terre. Leur 40e anniversaire est l'occasion d'un retour sur ce programme d'exploration spatiale qui a bénéficié d'un exceptionnel alignement des planètes.

Dans les années 60-70, c'était l'effervescence à la NASA. La cause ? Un alignement planétaire rare ne se produisant qu'une fois tous les 176 ans. En utilisant l'assistance gravitationnelle, des sondes spatiales peuvent ainsi «se balancer d'une planète à l'autre, sans avoir recours aux systèmes de propulsion à bord», une chance pour l'exploration spatiale. La fenêtre de tir avait une durée de vie limitée : il fallait procéder à un lancement avant fin 1977 pour en profiter.

Il y a 40 ans, deux sœurs jumelles partaient en voyage

C'était l'objectif du programme Voyager de la NASA. L'agence spatiale américaine avait donc décidé de construire non pas une, mais deux sondes jumelles : Voyager 1 et Voyager 2. Très proches l'une de l'autre, elles avaient tout de même quelques différences en fonction des impératifs de leur mission.

Elles sont toujours en activité et, ce mois-ci, fêtent leur 40 ans dans l'espace. L'occasion d'un retour sur ce programme extrêmement riche en données et marquant pour l'exploration spatiale.

L'une se trouve à plus de 20 milliards de km, l'autre à 17 milliards de km

Hasard du calendrier, Voyager 2 a été lancée en premier : le 20 août 1977.

Voyager 1 est partie deux semaines plus tard, le 5 septembre 1977.

Elles se trouvent respectivement à 114,24 et 138,80 unités astronomiques (distance Terre-Soleil, environ 150 millions de km) de la Terre, soit un peu plus de 17 et 20,7 milliards de kilomètres. Pour rappel, Voyager 1 était déjà à plus de 20 milliards de kilomètres de notre planète en novembre 2015.

D'après la NASA, Voyager 1 se trouve dans l'espace interstellaire (hors système solaire), tandis que Voyager 2 est toujours dans l'héliosphère (zone d'influence des vents solaires). Elle devrait en sortir dans les prochaines années.

Un point qui fait débat, surtout pour Voyager 1.

En effet, si la NASA affirme sans ambiguïté que oui, la sonde à bien quitté le système solaire, d'autres indiquent le contraire.

C'était le cas fin 2013 du scientifique Serge Brunier, suite à l'annonce de la NASA : «Il n'y a aucune ambiguïté, c'est totalement faux. Voyager 1 n'est pas sorti du système solaire».

Dans tous les cas, les scientifiques s'accordent sur un point : «Voyager 1 est l'objet vivant, puisque Pioneer 10 et 11 ne fonctionnent plus, le plus lointain de la Terre et du Soleil» indique Francis Rocard, responsable au CNES.

Voyager 2 est à plus de 16 heures lumière de la Terre et Voyager 1 à 19 hl

Une distance colossale puisqu'un faisceau de lumière met près de 16 heures à arriver à Voyager 2, contre plus de 19 heures pour Voyager 1. Envoyer une commande et attendre une confirmation en retour de la part de la sonde demande donc 32 ou 38 heures suivant le cas.

Deux trajectoires différentes

Malgré un départ tardif, Voyager 1 double sa sœur jumelle en route et arrive la première aux abords de Jupiter (le 5 mars 1979). Elle passe alors à seulement 206 700 kilomètres au-dessus des nuages de la planète, avant de continuer sa route vers Saturne. Objectif atteint le 12 novembre 1980 avec un passage à 64 200 kilomètres cette fois-ci.

La NASA décide ensuite d'envoyer Voyager 1 vers Titan, le plus gros satellite de Saturne. Le résultat est décevant car, malgré un vol en « rase-motte » à 7 000 kilomètres seulement, la couche de nuages est venue jouer les troubles fêtes empêchant la caméra de prendre des clichés intéressants.

Voyager 1 file ensuite dans l'espace sans espoir de croiser une autre planète puisque son passage sur Titan l'a obligée à quitter le plan de l'écliptique. Ce changement de trajectoire aura néanmoins permis à la sonde de prendre son célèbre «portrait de famille» en 1990 : un assemblage de photos permettant d'avoir les huit planètes du système solaire sur un même cliché, alors que la sonde était à 6 milliards de kilomètres de la Terre.

De son côté, Voyager 2 arrive sur Jupiter le 9 juillet 1979 (avec une distance de 570 000 km), soit quatre mois après Voyager 1. Comme cette dernière, elle continue sa route vers Saturne et arrive à destination le 25 août 1981. Elle passe plus près de la planète avec seulement 41 000 km d'écart.

Mais le voyage ne s'arrête pas là pour Voyager 2 : elle croise la route d'Uranus le 24 janvier 1986 puis de Neptune le 25 août 1989. Au total, les deux sondes ont donc survolé quatre planètes de notre système solaire. Mercure, Venus et Mars sont les seules à ne pas avoir droit à une petite visite de la part du programme Voyager.

40 ans et encore de nombreux instruments en marche

Malgré leur grand âge, les sondes continuent de fonctionner, avec tout de même certains instruments à l'arrêt. Un pari pas gagné d'avance, comme l'explique John Casani, décoré de la médaille NASA Outstanding Leadership et chef de projet Voyager : «ce qui nous inquiétait, c'était qu'une bonne partie des technologies utilisées étaient complètement nouvelles». Or, dans le domaine spatial, les scientifiques préfèrent évidemment utiliser des technologies largement éprouvées.

Sur la dizaine d'instruments à bord des deux sondes, plusieurs sont encore en service. La NASA propose un récapitulatif permettant d'un coup d'œil de voir ceux encore allumés sur les deux sondes :

L'agence spatiale américaine estime pouvoir continuer avec ses sondes jusqu'en 2030, mais précise qu'elle «va devoir éteindre certains instruments afin que le transmetteur qui envoie les données sur Terre soit suffisamment alimenté».

Dans tous les cas, n'espérez pas un passage à proximité d'une nouvelle étoile puisqu'il faudrait attendre... 40 000 ans avant que cela soit le cas. Avec leur vitesse d'un peu plus de 48 000 km/h, les sondes mettraient 225 millions d'années pour effectuer une orbite dans la Voie lactée.

Un code vieux de 40 ans, difficile à mettre à jour

Cette longévité n'est pas sans poser certains problèmes à la NASA. C'est le cas lorsqu'une mise à jour du système est nécessaire.

«La technologie est vieille de plusieurs générations, et il faut quelqu'un qui possède l'expérience de conception des années 1970 pour comprendre comment fonctionne l'engin spatial et quelles mises à jour peuvent être déployées pour leur permettre de continuer à fonctionner aujourd'hui et dans le futur» explique Suzanne Dodd, chef de projet Voyager à la NASA.

Un message jeté dans le vide, pour d'éventuels êtres intelligents

Les deux sondes continuent donc leur vadrouille dans l'espace, en étudiant des zones où l'influence du Soleil diminue et l'espace interstellaire commence, engrangeant au passage de nombreuses données scientifiques. Elles sont également porteuses d'un « message » : un disque comprenant des sons et des images censées dresser un portrait de la Terre.

Deux bouteilles à la mer pouvant éventuellement être récupérées dans le futur : «Les constructeurs ont pensé que, après tout, il n'était pas totalement absurde de penser que ces sondes, peut-être dans 1 000 ans, peut-être dans 10 000 ans, allaient être repérées par des êtres intelligents, peut-être dans un million d'années» explique Francis Rocard, astrophysicien responsable « Système solaire » au CNES.

	Août 1981. Une équipe de scientifiques bouillonne d’impatience. Après plusieurs semaines de voyage, la sonde spatiale du programme Voyager 2 va enfin révéler des images inédites d’Encelade, une des lunes de Saturne, lorsque soudain… la caméra se coupe. Mais qu’a-t-il bien pu se passer ?
	L’hypothèse des scientifiques : une météorite aurait percuté et brisé la caméra. Pour en avoir le cœur net, ils décident d'utiliser une maquette de la sonde et de reproduire en laboratoire l’ensemble des manœuvres précédant la coupure de la caméra. En rejouant la scène, peut-être comprendront-ils ce qu’il s’est passé…
	Avec cette manipulation, ils comprennent que la caméra n’est pas cassée : elle est grippée ! L’axe sur laquelle elle tourne n’est pas assez lubrifié et ne peut plus pivoter. Il suffit donc simplement de lui rajouter un peu d’huile. Le problème c’est qu’à plus de 2 milliards de kilomètres de la Terre, les garagistes ne courent pas les rues. Alors, comment faire pour réparer la caméra de la sonde à distance ?
	La réponse, les scientifiques la trouvent à nouveau grâce à la maquette. Ils s’aperçoivent qu’en la secouant dans tous les sens, le lubrifiant encore présent dans la sonde s’écoule vers la caméra. Le pari est risqué, mais les scientifiques se lancent et programment à distance le brimbalement de la véritable sonde. Résultat, la caméra se remet à fonctionner.
	Malheureusement, le temps de réparer la sonde, celle-ci a continué sa route et se trouve maintenant loin d’Encelade et de ses mystères. Ce sera finalement sa consœur, la sonde Cassini, qui 30 ans plus tard, révélera les secrets de cette lune lointaine et notamment la présence d’immenses geysers d’eau, faisant d’elle un des lieux extraterrestres susceptibles d’abriter une forme de vie !
	Après avoir passé plus de 19 ans dans l’espace, la sonde Cassini, digne héritière de Voyager 2, aura ainsi permis aux scientifiques de lever le voile sur quelques-uns des mystères de la planète aux anneaux et de ses 62 satellites.
	Pour en savoir plus : Après avoir quitté la Terre le 15 octobre 1997 et gravité tout autour de Saturne, la sonde Cassini mettra fin à sa mission le 15 septembre prochain, en se désintégrant dans la haute atmosphère de la planète jaune, après un voyage cosmique de 19 années ! Ce dernier plongeon permettra de mesurer précisément le champ de gravité autour de Saturne et d’observer sous un tout nouvel angle ses anneaux.