Pour l’article homonyme, voir Voyager 1 EP. 

Voyager 1

Voyager 1

Caractéristiques

Organisation	NASA
Masse	722 kg
Lancement	5 septembre 1977
Lanceur	Titan IIIE/Centaur

Informations générales

Programme	Programme Voyager
Index NSSDC	1977-084A
Site	http://voyager.jpl.nasa.gov/

Voyager 1 est la première des deux sondes du programme Voyager lancées en 1977. Sa mission principale était d'étudier les planètes géantes Jupiter et Saturne. C'est la première sonde spatiale qui a fourni des images détaillées des lunes de ces deux planètes. Voyager 1, qui serait aux confins de notre système solaire¹, en passe d'en franchir les limites, continue de collecter des données scientifiques. D'ici 2020, les instruments doivent être progressivement arrêtés pour faire face à l'affaiblissement de la source d'énergie électrique fournie par les trois générateurs thermoélectriques à radioisotope. Voyager 1 ne sera plus capable de transmettre de données au-delà de 2025. Ce n'est pas leur source de plutonium qui leur fera défaut mais les thermocouples qui convertissent la chaleur issue du plutonium en électricité. Au 29 novembre 2012, la sonde est à environ 122,60 UA du Soleil et à environ 123,40 UA de la Terre.

Caractéristiques de la sonde

Voyager 1 est une sonde de 722 kg qui emporte les instruments scientifiques suivants :

• une caméra couleur grand angle, une deuxième avec un objectif standard (ISS) ;
• un capteur de rayons cosmiques (CRS), un détecteur de plasmas (PLS), ainsi qu'un capteur de particules faible énergie (LECP) ; ces trois instruments sont des détecteurs de particules, destinés à l'étude des rayons cosmiques, du vent solaire et des magnétosphères de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune… ;
• un magnétomètre (MAG), destiné à mesurer les variations du champ magnétique solaire ;
• un récepteur radio astronomique de planète (PRA) et un récepteur d'ondes émise par les plasmas (PWS) ; le PRA et le PWS sont destinés à l'écoute des signaux radio émis par le Soleil, les planètes, les magnétosphères ;
• un photopolarimètre (PPS) qui mesure l'intensité et la polarisation de la lumière de huit longueurs d'onde entre 235 nm et 750 nm ;
• un interféromètre, spectromètre, radiomètre infrarouge (IRIS) qui permet de déterminer la température d'un corps, de repérer la présence de certaines substances dans une atmosphère ou sur une surface ;
• un spectromètre ultra-violet (UVS).

Comme Voyager 2, Voyager 1, qui doit atteindre dans environ 75 000 ans le Système solaire voisin, emporte de manière symbolique un enregistrement de différentes manifestations de l'humanité. Le 14 février 1990, Voyager 1 réalise une photographie de la Terre, devenu un minuscule point bleu perdu dans l'espace, qui sert d'inspiration pour un livre de Carl Sagan.

Objectifs de la mission

Voyager 1 et Voyager 2 doivent collecter des données scientifiques sur les planètes extérieures (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) qui à l'époque du lancement du programme Voyager sont pratiquement inexplorées : seules Pioneer 10 et Pioneer 11, des sondes beaucoup plus légères, se sont jusqu'à présent approchées de Saturne et de Jupiter. La NASA a lancé ce programme au début des années 1970 pour profiter d'une conjonction exceptionnelle des planètes extérieures qui permet aux sondes de passer de planète en planète sans consommer de carburant et avec une trajectoire tendue limitant le temps de transit. L'objectif principal assigné aux deux sondes est de recueillir des données permettant de mieux connaitre les deux planètes géantes, Saturne et Jupiter, leur magnétosphère et leurs satellites. Ceux-ci qui sont pour certains de la taille d'une planète, sont très mal connus. L'étude de la lune Titan, dont on sait déjà à l'époque qu'elle possède une atmosphère évoluée, est jugée aussi importante que l'exploration de Saturne sa planète mère. Enfin l'étude des deux autres planètes géantes du Système solaire, Neptune et Uranus, sur laquelle on détient très peu d'informations du fait de l'éloignement, constitue un objectif majeur à partir du moment où Voyager 1 a achevé avec succès sa mission².

Voyager 1 qui précède sa sonde jumelle, a pour objectif d'explorer Jupiter, Saturne en achevant sa mission planétaire par une manœuvre qui lui permet de frôler Titan mais lui fait quitter le plan de l'écliptique excluant toute possibilité d'explorer une autre planète extérieure³. Pour passer de Jupiter à Saturne, la sonde utilise l'assistance gravitationnelle de Jupiter qui lui fournit une accélération importante tout en la mettant dans la direction de la planète géante.

Déroulement de la mission

Lancement

Le lancement de Voyager 1 par une fusée Titan 3E

La sonde Voyager 1 est lancée le 5 septembre 1977 par une fusée Titan 3E 3 semaines après sa sonde jumelle mais grâce à une trajectoire plus tendue atteint Jupiter 4 mois avant Voyager 2. La mission avait été conçue pour profiter d'un alignement planétaire exceptionnel - survenant une fois tous les 175 ans⁴ - 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. Chaque survol rapproché d'une de ces planètes géantes, donne un coup d'accélérateur suffisant aux sondes pour les propulser au voisinage de la planète suivante selon la technique de l'assistance gravitationnelle.

Survol de Jupiter et de ses lunes

Voyager 1 est passé au plus près de Jupiter le 5 mars 1979 (350 000 km de la planète)

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  L'approche de Jupiter (durée : 25 jours, 27 millions de kilomètres parcourus)

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  Vue de Jupiter en vraies couleurs

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  La Grande Tache rouge de Jupiter en fausses couleurs

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  Eruption volcanique sur Io

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  Gros plan sur un volcan actif de Io (on distingue les coulées de lave)

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  Callisto et le cratère Valhalla

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  Le satellite Ganymède

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  Io et Europe devant Jupiter

Survol de Saturne et de ses lunes

Le 10 novembre 1980 Voyager 1 pénètre au cœur du système planétaire de Saturne. Le jour suivant, la sonde effectue un survol très rapproché (6 940 km) de la lune Titan, un des corps célestes les plus intéressants du Système solaire. Les scientifiques savaient avant ce survol que Titan possède une atmosphère comportant du méthane et certains d'entre eux avaient émis l'hypothèse que des formes de vie avaient pu se développer dans cet environnement créé par l'effet de serre. Mais bien avant le rendez-vous avant la lune, les photos prises permettent de constater que Titan est entouré d'une couche de nuages continue qui ne permet pas de distinguer la surface en lumière visible. Les instruments IRIS et UVS sont utilisés pour déterminer les caractéristiques de l'atmosphère. Des traces d'éthylène et d'autres hydrocarbures sont détectées tandis qu'une température sans doute trop basse pour la vie est mesurée. Après ces observations Voyager 1 survole le pôle sud de Saturne en passant à 124 000 km de son centre le 12 novembre 1980. Les anneaux et les autres satellites dont l'observation est programmée (Dioné, Mimas et Rhéa) sont tous très proches de la planète géante puisque le survol doit durer, en tout, à peine 10 heures : la plateforme orientable porteuse des principaux instruments scientifiques utilisés pour le recueil des données planétaires est programmée pour de rapides changements d'orientation à la limite de ses capacités mais parvient à exécuter les instructions pré-programmées.

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  Saturne à 5,3 millions de kilomètres

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  Saturne en fausses couleurs

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  L'anneau F de Saturne

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  Le satellite Mimas avec le cratère Herschel

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  Le satellite Dione

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  L'atmosphère de Titan en fausses couleurs

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  Trajectoire de Voyager 1 et 2 dans la banlieue de Saturne

La mission interstellaire

Le « portrait de famille » du système solaire pris par by Voyager 1 à une distance de 6 milliards de kilomètres

position de Voyager 1 et 2 le 15 février 2009

Voyager 1 a quitté le plan de l'écliptique en prenant de l'avance sur Voyager 2 ; elle a poursuivi sa route pour aller à la rencontre de l'héliopause. Elle est l'objet le plus distant de la Terre jamais envoyé dans l'espace.

Au 17 avril 2010, Voyager 1 se trouvait à 112,38 ua (16,857 milliards de kilomètres ou 15:38:31 heures-lumière) de la Terre. Artefact humain le plus éloigné de la Terre, elle avait dépassé le choc terminal, c’est-à-dire quitté la sphère d’influence du vent solaire, pénétrant dans l’héliogaine. Son objectif est à présent d'atteindre l’héliopause, limite connue du Système solaire, et d’y étudier les conditions physiques. Si Voyager 1 fonctionne toujours lorsqu’elle aura traversé l’héliopause (devenant de facto le premier artefact à quitter le Système solaire), les chercheurs recevront les premières mesures directes des conditions physiques prévalant dans le milieu interstellaire, lesquelles devraient donner des indices cruciaux sur l’origine et la nature de l’Univers à grande échelle. En juin 2011, la sonde envoie des données indicatives sur la nature du bouclier magnétique du Soleil, aux limites de l'héliosphère, indiquant qu'à 17,4 milliard de kilomètres celui-ci est une « sorte de bulle hétérogène de grande dimension » d'environ une unité astronomique^5,6.

En décembre 2011, la NASA annonce que la sonde est désormais proche de l'héliopause. En utilisant au printemps et au cours de l'été 2011 les instruments qui fonctionnent encore, la sonde a mesuré la vitesse du vent solaire, le flux des particules énergétiques ainsi que le champ magnétique générés par notre Soleil. D'après ces mesures Voyager 1 est entré dans une zone dite de stagnation dans laquelle l'influence du Soleil est contrebalancée par celle de l'espace interstellaire : le champ magnétique du Soleil se renforce car les lignes du champ se resserrent sous la pression extérieure, le vent solaire est quasi nul tandis que les particules énergétiques émises par le Soleil se raréfient et celles issues du milieu interstellaire augmentent⁷.

Voyager 1 s'éloigne du Système solaire à une vitesse de 3,5 Unité Astronomique par an. Sa trajectoire fait un angle de 35° par rapport au plan de l'écliptique, au nord de celui-ci. Il se dirige vers l'Apex solaire c'est-à-dire le groupe d'étoiles vers lequel se dirige le Système solaire lui-même. Dans 40 000 ans, la sonde doit passer à 1,7 année-lumière d'une étoile mineure, portant l'appellation « AC+79 3888 », de la constellation de la girafe³.

Un sursaut d'intensité du flux de particules cosmiques mesuré par la sonde Voyager 1 puis une stabilisation début juillet 2012 ont été observés, évènement que l'astronome française, Rosine Lallement, pense être le signal correspondant au franchissement de la frontière entre notre système solaire et le milieu interstellaire, l'héliopause. Ce serait le premier objet d'origine humaine à franchir cette limite qui serait située à 120 ua du Soleil et qui aurait environ une épaisseur d'une demi-unité astronomique (1 ua = distance moyenne Terre-Soleil = environ 150 millions de kilomètres, donc 120 ua représentent une distance que la lumière, émise par le Soleil, met plus de 16 heures à parcourir). La vitesse de croisière de Voyager 1 est de plus de 60 000 km/h. Gérard Belmont, chercheur au laboratoire de physique des plasmas de l'École polytechnique, confirme cette observation⁸.

Statut actuel

Investigations scientifiques en cours

En 2009 les objectifs scientifiques de Voyager 1 sont les suivants :

• mesurer la force et la direction du champ magnétique du Soleil ;
• déterminer la composition, la direction et le spectre énergétique du vent solaire et du rayonnement cosmique ;
• mesurer la puissance des ondes radio qui ont probablement leur origine dans l'héliopause ;
• mesurer la répartition de l'hydrogène à l'extérieur de l'héliopause.

Notes et références

Notes

Références

Voir aussi

Articles connexes

• Programme Voyager
• Voyager 2

Liens externes

• (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

v · d · m Missions spatiales vers Jupiter
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Orbiteurs	Galileo (1989)  · Juno (2011)
Sondes atmosphériques	Galileo (1989)
Futures missions	Jupiter Europa Orbiter (2020)(étude)  · Jupiter Ganymede Orbiter (2020) (étude)
Missions annulées	JIMO · Europa Orbiter · Pioneer H
Voir aussi	Jupiter · Deep Space Network · Exploration de Jupiter
Les dates indiquées sont celles de lancement

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Orbiteurs	Cassini  · TSSM (vers 2020)
Voir aussi	Saturne

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