Programme Voyager - Définition
Voyager 1 et 2 sont des sondes spatiales ayant réalisé depuis 1977 une moisson d'observations astronomiques qui ont plus d'une fois mis en question les théories planétologiques au cours d'une épopée spatiale d'une durée exceptionnelle et qui se poursuit vers l'espace interstellaire. À elles deux, ces sondes lancées dans une relative discrétion, à l'époque où la NASA peaufinait encore la première version de sa navette spatiale, présentent un palmarès unique : l'exploration du voisinage de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et 48 de leurs lunes.
Lancement et traversée jusqu'à Jupiter
Voyager 2 fut lancée la première le 20 août 1977 et sa jumelle le 5 septembre. Construites pour durer seulement cinq ans, les sondes sont aujourd'hui près de deux fois plus éloignées de la Terre que Pluton. Toujours en état de fonctionnement, elles foncent vers l'héliopause, limite de l'influence magnétique du Soleil, où débute " officiellement " l'espace interstellaire.
Ces deux engins de 800 kilogrammes dotés d'une douzaine d'instruments et de caméras quittaient la Terre pour un grand tour du système solaire. La mission avait été conçue pour profiter d'un alignement astral exceptionnel - survenant une fois tous les 175 ans - qui permettait, avec une dépense minimale de temps et de carburant, de rendre visite aux quatre planètes gazeuses du système solaire : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. À l'origine, la NASA ne disposait pas d'un financement suffisant pour prolonger la recherche au-delà de Saturne, mais s'appuyant sur le principe que l'on ne sait jamais ce qui peut arriver, les ingénieurs américains avaient programmé pour Voyager 2 une trajectoire incluant le survol d'Uranus et de Neptune.
La première phase de la mission permit à Voyager 1 de rendre visite à Jupiter le 5 mars 1979 et à Saturne le 12 novembre 1980 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 12 heures-lumière de la Terre.
Quant à Voyager 2, elle approcha pour sa part Jupiter le 9 juillet 1979 et Saturne le 25 août 1981, puis les ingénieurs de la NASA comprirent que Voyager 2 serait probablement capable de voler jusqu'à Uranus avec tous ses instruments en ordre de marche. Ce fut chose faite le 24 janvier 1986, Voyager 2 réussissant à transmettre à la NASA des photos et données uniques de cette planète, de ses lunes et champs magnétiques. Après son passage près de Neptune le 25 août 1989, Voyager 2 prit à son tour une direction la faisant sortir du système solaire.
" Nous avons aussi découvert que Neptune avait les vents les plus forts même si elle reçoit le moins d'énergie du Soleil, mais la plus grande surprise fut la découverte des volcans en éruption sur Io, les premiers volcans en activité découverts ailleurs que sur Terre ", se souvient 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, à Pasadena.
Les découvertes joviennes
À elles deux, les sondes prirent quelque 33 000 photographies du monde jovien, c'est-à-dire de la planète elle-même et de ses cinq principaux satellites. Les mesures enregistrées par les instruments, notamment sur l'atmosphère tourmentée de la géante gazeuse, ont permis aux scientifiques de mieux comprendre les processus physiques à l'œuvre sur Jupiter, tout en suscitant de nouvelles questions.
Les principales surprises provinrent des deux lunes les plus proches de la planète : Io et Europe. Les images de la première stupéfièrent les astronomes. Incontestablement, il y avait là un volcanisme actif, spectaculaire, dont l'autre seul exemple, dans le système solaire, se trouve sur la Terre. Sur certains clichés aux éclatantes couleurs vives, on distingue nettement un panache montant à 300 kilomètres au-dessus de la surface. De la matière est éjectée à la vitesse d'1 km/s. L'importante énergie nécessaire à l'activité de ces volcans émane d'un échauffement interne du satellite provoqué par les effets de marée qu'engendre la masse immense de la proche Jupiter et non pas comme dans le cas terrestre dû à la chaleur résiduelle du noyau.
D'un monde de feu à un monde de glace, il n'y a que l'espace séparant Io d'Europe. La surface de celle-ci, peu marquée par les cratères d'impact - à la différence de tous les autres corps rocheux comme la Lune et Mercure par exemple -, trahit un remodelage récent. Mais ce qui interloqua le plus les astronomes fut le réseau de multiples coutures balafrant Europe comme autant de lignes de fracture. L'hypothèse la plus retenue aujourd'hui - élaborée à l'aide de la sonde Galileo - imagine qu'un océan souterrain se trouve sous une croûte cassante de glace d'une vingtaine de kilomètres d'épaisseur.
Les nouvelles questions
Lors de l'approche des autres géantes gazeuses Saturne, Uranus et Neptune, une vingtaine de petits satellites furent découverts sur les clichés, qui précisèrent également la disposition et le nombre des anneaux entourant ces planètes. Deux autres surprises attendaient les chercheurs : la présence d'une atmosphère très épaisse et très dense autour de Titan, le principal satellite de Saturne et les incroyables geysers de Triton, la plus grosse lune de Neptune. D'immenses et mystérieuses colonnes sombres s'y élèvent jusqu'à plusieurs kilomètres d'altitude... Une énigme de plus à résoudre pour les astronomes.
Aujourd'hui, Voyager 1 est plus éloigné de la Terre que tout autre engin jamais lancé par l'Homme dans l'espace, et continue de s'éloigner à la vitesse de 17 km/seconde. Et les deux sondes envoient toujours des données collectées par le Réseau de communication avec l'espace lointain (DSN) de la NASA, dans le cadre d'un voyage rebaptisé 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 lancée, Voyager 1 devant passer dans la périphérie de l'étoile " AC+79 3888 " dans la constellation de la Girafe dans 40 000 ans et Voyager 2 rendant visite à Sirius, la plus brillante des étoiles de notre ciel dans 296 000 ans.
Le coût total de la mission Voyager incluant le lancement et le suivi des sondes s'établit aujourd'hui à 895 millions de dollars, dont une rallonge budgétaire de 30 millions accordée par la NASA en 1990 pour la poursuite de la mission.
"Aujourd'hui, malgré leur grand âge, les deux sondes sont en mode d'alerte " explique Rosine Lallement, directeur de recherches au Service d'aéronomie du CNRS. "On surveille ce qu'il en sort, car on guette un changement dans les données concernant le plasma, le gaz ionisé.". Voyager 1, la plus rapide et la plus éloignée des deux sondes, se situe actuellement à 12,8 milliards de kilomètres et approche de la zone où le vent solaire " bute " sur le nuage de gaz interstellaire que traverse le Soleil. Les chercheurs veulent donc déterminer l'emplacement de cette zone de choc.
Une fois franchie cette frontière, les Voyager feront partie, avec les sondes Pioneer, des tout premiers objets fabriqués par l'homme à naviguer hors de la bulle de protection du Soleil. Même si les signaux des Voyager mettent plusieurs heures à nous parvenir, les chercheurs espèrent bien obtenir des informations sur la densité du nuage interstellaire, sur les radiations qui le traversent et dont l'héliosphère nous protège. On ignore notamment la densité de toute une classe de particules relativement énergétiques, qui peuvent faire des dégâts sur les êtres humains - dans le cadre futuriste d'un voyage intersidéral - et sur le matériel électronique des sondes. Pour l'heure, les Voyager sont en relativement bonne santé. Les astronomes comptent recevoir leurs mesures jusqu'en 2010. Aux alentours de 2020, elles devraient s'éteindre dans le calme infini qui préside aux choses célestes.
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.
Grâce à leur longévité, la mission des sondes Voyager a été étendue par les responsables de la NASA de façon à étudier plus précisément cette zone inconnue. Néanmoins, les difficultés budgétaires de la NASA pour la préparation de l'exploration de Mars pourrait amener l'agence spatiale à interrompre brutalement le programme au moment-même où il peut rapporter des informations à caractère absolument unique.
Voyager 1 au-delà du système solaire
La publication dans la revue Science du 23 septembre 2005 d'une série d'articles concordants [1] officialise l’événement : depuis le 16 décembre 2004, Voyager 1 est la première création humaine à naviguer au-delà de l'une des principales frontières du système solaire, l'héliosphère.
Cette frontière, l'héliopause, se trouve à environ 14,1 milliards de kilomètres du Soleil, soit 94 unités astronomiques.
Voyager 1 doit à une chance inouïe la possibilité de témoigner de ces phénomènes. Car, dans les années 1970, ses concepteurs ignoraient tout de la direction du Soleil par rapport à la Voie Lactée. De ricochet en ricochet autour des planètes visitées, le hasard a voulu que la sonde quitte le système solaire par l'avant, vers le nez que forme l'héliosphère en rencontrant la résistance du milieu interstellaire.
Le 15 août 2006, Voyager 1 a dépassé la barrière symbolique des 100 UA de distance par rapport au Soleil, soit 15 milliards de km.
Deux bouteilles dans l'infini
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, notre système solaire et la position de celui-ci.
Cinq ans plus tard, le concept — toujours très optimiste étant donné la faible probabilité que les sondes soient un jour interceptées par une autre civilisation — était nettement amélioré et le contenu du message plus ambitieux et riche. Chaque Voyager renferme un disque de cuivre plaqué 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 série de 116 images. La liste commence par un cercle, la position de notre étoile, la définition des chiffres et des unités employées en physique et quelques paramètres sur le système solaire. Reflet des ignorances de l'époque, Pluton y apparaît comme plus grosse que la Terre, alors que l'on sait désormais qu'elle est plus petite, et n'est plus considérée comme étant une planète, mais une planète-naine.
Suivent plusieurs planches anatomiques dont une tentative d'explication de la reproduction humaine, enfin plusieurs dizaines de photographies d'hommes, d'animaux, de végétaux, de paysages et de constructions humaines où se côtoient pêle-mêle une femme allaitant son enfant, des dauphins, une classe d'école, l'immeuble de l'Organisation des Nations unies à New York (de jour et de nuit...), un astronaute flottant dans l'espace ressemblant étrangement, avec son cordon ombilical, à la silhouette de fœtus figurant elle aussi sur la liste. Le tout s'achève par la photographie d'un violon surmontant la partition d'un quatuor à cordes de Beethoven. Ce même quatuor conclut la liste des vingt-sept morceaux musicaux enregistrés sur le disque. Trois extraits de Bach et un de Mozart, un chant initiatique pour les jeunes filles pygmées, des chœurs géorgiens, et " Johnny B. Goode " de et par Chuck Berry.
Même si la lecture de ce catalogue peut parfois prêter à sourire, on imagine que le comité de sélection, présidé par l'astrophysicien Carl Sagan, a eu bien du mal à faire son choix. Le disque comporte aussi les salutations des Terriens en cinquante-cinq langues, un message du président américain Jimmy Carter, un autre du secrétaire général des Nations unies, Kurt Waldheim, ainsi que les murmures et grondements de notre planète : pluie, vent, tonnerre, feu, grenouilles, oiseaux, tracteur, décollage d'une fusée, bruits de pas, battements de cœur, rires, vagissements de bébé, etc.
" Nous avons enregistré des sons qu'on aurait pu entendre aux premiers âges de notre planète, avant l'apparition de la vie, puis des sons évoquant l'évolution de l'espèce humaine jusqu'aux plus récents développements de notre technologie ", expliquait Carl Sagan, mort en 1996. " C'est un message d'amour, poursuivait-il, que nous lançons dans la profonde immensité. Il restera sans doute en grande partie indéchiffré, mais nous le transmettons cependant, parce qu'il est important d'essayer ". Dans 40 000 ans, l'une des minuscules bouteilles à la mer cosmique que sont les deux Voyager s'approchera de sa première étoile.