Voyager 2

Lancement de Voyager 2 le 20 août 1977 par une fusée Titan IIIE (en)/Centaur.

La sonde spatiale Voyager 2 est lancée par une fusée Titan IIIE-Centaur le 20 août 1977[4]. Elle entame alors un vol de transit qui doit l'amener à proximité de Jupiter deux ans plus tard. Bien que lancée trois semaines avant Voyager 1[4], elle n'effectue le survol de Jupiter que quatre mois après sa jumelle du fait d'une trajectoire différente. Dès le départ, la sonde est victime de plusieurs incidents. Peu après le lancement, l'ordinateur dédié au contrôle du vol diagnostique à tort un problème d'orientation et entame des manœuvres qui entraînent une coupure de la liaison radio avec la Terre de deux heures. L'informatique embarquée finit par régler de manière autonome le problème qui avait pour origine l'introduction de mauvais paramètres dans le système de contrôle d'orientation. Quelques semaines plus tard, l'équipe des contrôleurs au sol, accaparée par de nouveaux projets, omet d'envoyer un message radio à la sonde. Celle-ci interprète l'absence de message comme un dysfonctionnement de son récepteur radio et bascule sur son récepteur de secours. Mais celui-ci présente une défaillance réelle et subtile qui interdit toute communication et l'ordinateur de la sonde tente à plusieurs reprises de recevoir les messages en basculant du récepteur primaire au récepteur de secours. Un fusible de l'alimentation électrique du récepteur primaire finit par sauter mettant définitivement celui-ci hors service. L'équipe au sol parvient par la suite à reprendre contact avec la sonde via l'émetteur de secours qui restera par la suite toujours capricieux mais continue de fonctionner en 2010[5].

Trois mois avant de croiser Jupiter la sonde commence à effectuer des prises de vues ; celles-ci continueront jusqu'en août et 13 350 photos de Jupiter et des lunes seront prises. La sonde Voyager 2 effectue, 18 semaines après Voyager 1, le survol de Jupiter le 9 juillet 1979 à 22 h 28 en passant à 721 670 km du centre de la planète. La trajectoire retenue doit permettre de compléter les données recueillies par Voyager 1 avec en particulier un passage à faible distance de la lune Europe (63 130 km), l'observation de l'atmosphère sud de la planète géante ainsi qu'une étude détaillée de la queue magnétique de Jupiter. La sonde passe également non loin de Ganymède (62 130 km) et de Callisto (214 930 km). La sonde confirme l'activité volcanique détectée sur Io par Voyager 1[2].

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  Jupiter en vraies couleurs.
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  Détail sur Jupiter.
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  Les anneaux de Jupiter en fausses couleurs.
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  Éruption sur Io.
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  La lune Callisto.
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  La lune Ganymède.
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  Gros plan sur Europe.

Le vol de transit vers la planète géante gazeuse Saturne dure 22 mois. Durant le trajet les séquences d'opérations à exécuter, une fois la destination atteinte, sont développées par les équipes au sol et testées. Voyager 2 passe à 161 000 km du centre de la planète le 26 août 1981, 9 mois après Voyager 1. Les caméras de Voyager 2, plus sensibles que celles de Voyager 1, permettent de détecter de nombreuses configurations dans l'atmosphère de la planète. À l'aide de son instrumentation radio Voyager 2 parvient à sonder les couches externes de l'atmosphère de la géante gazeuse. Des températures passant de 82 kelvins au niveau de pression 70 millibars à 143 kelvins au niveau de pression 1 200 millibars sont mesurées. La sonde est dirigée de manière à pouvoir obtenir de meilleures vues des lunes que Voyager 1. Deux heures après être passé au plus près de Saturne, la plate-forme orientable supportant les instruments se bloque temporairement entraînant l'annulation des mesures par l'ordinateur principal et la perte d'une quantité importante de données. 24 heures plus tard, le problème de plate-forme est résolu mais la situation est définitivement rétablie 3 jours plus tard après envoi d'instructions par les équipes au sol. La trajectoire retenue permet à la sonde d'utiliser l'assistance gravitationnelle de Saturne pour se diriger vers sa destination suivante : Uranus[2] - [6].

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  Saturne en vraies couleurs avec les lunes Téthys, Dioné et Rhéa.
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  Les anneaux de Saturne en fausses couleurs.
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  Hypérion.
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  Janus.
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  Une photo à basse résolution de Prométhée.
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  Encelade.
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  La lune Titan.
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  La lune Japet.

La planète géante gazeuse Uranus (50 000 km de diamètre) a un axe de rotation fortement incliné pratiquement situé dans son plan de révolution autour du Soleil. La recherche d'indices pouvant expliquer cette particularité unique dans le Système solaire est un des objectifs assignés à la sonde Voyager 2 qui est par ailleurs la première sonde à effectuer un survol de la planète. Voyager 2 met en évidence la présence d'un champ magnétique dont l'intensité est proche de celui de la Terre et qui est incliné de 60° par rapport à l'axe de rotation de la planète[2].

Voyager 2 découvre dix nouvelles lunes en plus des cinq déjà connues. Toutes ces lunes sont de petite taille, la plus grande ayant un diamètre de 150 km. Les cinq lunes déjà connues sont des agglomérats de roche et de glace comme les lunes de Saturne. Titania comporte d'énormes failles et canyons indiquant un passé géologique actif, sans doute d'origine tectonique. Ariel est la plus brillante des lunes d'Uranus et sa surface, marquée par des failles et des écoulements de glace, est la plus jeune du système. Umbriel et Obéron semblent avoir connu peu d'activité géologique car leur surface est ancienne et sombre. Voyager 2 a permis d'effectuer des observations détaillées de la lune Miranda, la plus proche d'Uranus, qui ont révélé un monde particulièrement étrange parcouru par des canyons profonds de 20 km et des structures en gradin avec un mélange de terrains jeunes et anciens. Selon une des théories en cours, ces caractéristiques résulteraient de l'agrégation des fragments de la lune d'origine qui aurait subi l'impact d'un autre corps céleste[2].

Les neuf anneaux d'Uranus, découverts dans les années 1970 depuis la Terre, sont analysés par la sonde et montrent des caractéristiques différentes de ceux de Saturne et Jupiter. Ils ne se sont pas formés en même temps qu'Uranus et leur apparition est relativement récente. Les composants qui les forment sont peut-être les restes d'une lune qui aurait été fragmentée soit par un impact avec un autre objet céleste se déplaçant à très grande vitesse soit par les forces gravitationnelles de la planète mère[2].

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  Uranus en vraies couleurs.
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  Uranus en fausses couleurs.
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  Gros plan sur la surface de Miranda.
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  La lune Umbriel.
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  La lune Ariel.

Voyager 2 est la première sonde spatiale et à ce jour la seule, à avoir survolé la planète géante gazeuse Neptune (environ 50 000 km de diamètre). La trajectoire à travers le système planétaire de Neptune est mise au point une fois le survol d'Uranus et de ses lunes achevé. Comme il doit s'agir du dernier passage de Voyager 2 près d'une planète, il n'existe pas de contraintes sur la manière de sortir du système planétaire et plusieurs choix sont possibles : l'équipe sur Terre opte pour un passage à faible distance du pôle nord de Neptune ce qui permettra d'utiliser l'assistance gravitationnelle de la planète pour faire plonger la sonde sous l'écliptique pour un survol rapproché de Triton, la principale lune de Neptune. L'éloignement de Neptune diminue encore le débit théorique permis par la liaison radio. Aussi plusieurs mesures sont prises dans les années qui précèdent le survol pour renforcer le réseau d'antennes à Terre, notamment l'accroissement de la taille des antennes de réception existantes, la mise en service d'une nouvelle antenne à Usuda (en) au Japon et le recours au Very Large Array au Nouveau-Mexique[2].

Les premières observations sont effectuées à partir de mars 1989 soit 90 jours avant le passage au plus près de Neptune et près de trois ans après le survol d'Uranus. Elles permettent de découvrir les anneaux de Neptune dont l'existence n'avait jusque là jamais été prouvée : ils sont composés de particules très fines qui ne permettent pas leur observation depuis la Terre. Un champ magnétique nettement plus faible que celui d'Uranus est détecté et mesuré. Au cours de la traversée du système neptunien, neuf nouvelles lunes, de petite taille, sont découvertes (une dixième sera découverte plus tard sur des photos prises par la sonde). Compte tenu de l'éloignement de Voyager 2, il fut difficile d'envoyer à temps de nouvelles instructions pour l'observation de ces nouveaux corps célestes. Seule Protée (400 km de diamètre) fut découverte suffisamment tôt pour programmer des observations détaillées[2].

Le survol de Neptune a lieu le 25 août 1989 : Voyager 2 passe à 4 950 km (3 000 milles) du pôle nord de la planète. L'atmosphère de Neptune est analysée. Malgré le peu d'énergie reçue du Soleil du fait de son éloignement (3 % de ce que reçoit Jupiter), une dynamique atmosphérique est observée avec des manifestations comme la « Grande Tache sombre » et des nuages. Des vents soufflant à 2 000 km/h sont mesurés. L'étude du champ magnétique permet de déterminer que la durée d'une rotation est de 16,11 heures[2].

Voyager 2 passe à 39 790 km de Triton et peut recueillir des données très précises sur cette lune. La communauté scientifique estimait à l'époque que son diamètre était compris entre 3 800 et 5 000 km ; la sonde permet de ramener ce chiffre à 2 760 km. Très peu de cratères sont observés ce qui est expliqué par le volcanisme dont des manifestations sous forme de traces laissées par des geysers sont observées au pôle. Une atmosphère ténue (pression de 10 à 14 microbars soit ¹⁄₇₀₀₀₀ de celle de la Terre) résultant sans doute de cette activité est détectée par Voyager 2. La température de la surface mesurée, 38 K, est la plus froide jamais détectée sur un corps céleste du Système solaire[2].

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  La planète Neptune.
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  La lune Triton.
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  La « Grande Tache sombre » de Neptune.
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  Les anneaux de Neptune.
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  La lune Protée.
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  Une autre photo de Triton.

Après avoir traversé le système planétaire de Neptune, Voyager 2 quitte l'écliptique avec un angle de -30°. La plateforme orientable portant une partie des instruments est désactivée mais certains des instruments restants continuent à recueillir des données sur l'environnement. Au moment de l'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter, Voyager tente d'effectuer des mesures avec le spectromètre ultraviolet mais sans résultat[2]. Voyager 2 franchit les limites du choc terminal du soleil en août 2007 à 84 unités astronomiques du Soleil et quitte définitivement le Système solaire magnétique, délimité par l'héliopause, en novembre 2018[7] - [8]. La sonde se dirige vers les constellations du Sagittaire et du Paon. Dans environ 40 000 ans, Voyager 2 doit passer à une distance de 1,7 année-lumière de l'étoile Ross 248 située dans la constellation d'Andromède[3].

Trajectoire de Voyager 2, actuellement dans le Paon.

Le 25 janvier 2020, la sonde a brusquement basculé dans un mode de sauvegarde d’urgence qui a nécessité l’intervention de la NASA. En effet, Voyager 2 devait tourner sur elle-même à 360° afin de prendre diverses mesures ; mais la puissance nécessaire à cette manœuvre était plus importante que ce que pouvaient fournir les RTG. Cela a poussé Voyager 2 à se mettre en mode urgence en coupant tous les appareils scientifiques pour garder uniquement l'énergie pour les communications avec la Terre[9].

Situation au 31 janvier 2023 à 6 h 40 UTC[10] :

• Temps de transit de communication aller : 17 h 54 min 51 s

Autres données datant de 2015:

• Carburant restant : 25,27 kg (environ 67 % utilisé)
• Puissance du RTG : 255,8 W (environ 55 % de la puissance initiale)
• Débit moyen des communications : 0,016 kbit/s (avec une antenne de 34 m du Deep Space Network)
• Débit maximal des communications : 1,4 kbit/s (avec une antenne de 70 m du DSN, situation en 1999)

Situation au 26 novembre 2021[10] :

NASA

• (en) NASA, Voyagers 1 & 2 press kit, août 1977 (lire en ligne)
  Dossier de presse fourni par la NASA pour le lancement des sondes Voyager.

Autre

• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982, Springer Praxis, 2007 (ISBN 978-0-387-49326-8).

• Programme Voyager
• Voyager 1
• Voyager Golden Record

• « Voyager Voyager, et jamais ne reviens », La Science, CQFD, France Culture, 25 octobre 2022.
• (en) Les sondes Voyager sur le site du Jet Propulsion Laboratory.
• (de) Page sur le site de Bernd Leitenberger.
• (en) Page de la Nasa qui indique où se trouvent les sondes Voyager 1 et 2.